Homogenisation of the ice crystal structure in aqueous macroscopic model solutions due to ice nucleation by means of dielectric polarisation

由于冰成核通过介电极化使水性宏观模型溶液中的冰晶结构均匀化

• 批准号: 5330172
• 负责人: Professorin Dr.-Ing. Birgit Glasmacher
• 金额: --
• 依托单位: Institut für Mehrphasenprozesse (IMP)
• 依托单位国家: 德国
• 项目类别: Research Grants
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 德国
• 起止时间: 2001-12-31 至 2007-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/5330172?language=en
• 关键词: Homogenisation; ice; crystal; structure; aqueous

Das Projekt hat die Erforschung der Möglichkeiten zum Ziel, die sich durch eine dielektrisch induzierte Eiskeimbildung im Bereich der Kryobiologie und der Gefriertrocknung bieten. Basierend auf dem Stand der Forschung über die Eiskeimbildung haben eigene Voruntersuchungen ergeben, dass sich durch dielektrische Polarisation (Electrofreezing, EF) der Grad der Unterkühlung in wässrigen (biologischen) Proben deutlich reduzieren lässt und die Eiskeimbildung bereits in der Nähe des Gleichgewichtsgefrierpunkts ausgelöst werden kann. Die Arbeitshypothese dieses Projektantrags ist, dass durch die induzierte Eiskeimbildung deutliche Verfahrensoptimierungen sowohl für Gefriertrocknungsverfahren (1) als auch für Kryokonservierungsverfahren und (2) für biologische Systeme möglich werden. Zu (1): Der globulitisch erstarrende unterkühlte Probenbereich kann reduziert werden, so dass eine sehr viel homogenere Eiskristallmorphologie erzeugt werden kann, die wiederum zu einer schnelleren Vakuumtrocknung führt und einen Kollaps verhindern kann. Zu (2): Der Grad der Unterkühlung biologischer Proben bei der Kryokonservierung ist ohne EF kaum zu beeinflussen, so dass Bereiche der Probe äußerst schnell aus der unterkühlten Phase erstarren und andere Bereiche deutlich langsamer. Die Kühlrate beeinflusst jedoch maßgeblich die Zellüberlebensrate und sollte daher einheitlich sein, um den maximalen Konservierungserfolg zu erzielen. Um die potentiellen Vorteile des Electrofreezing untersuchen zu können, sollen zunächst mikroskopische Studien durchgeführt werden, um in Abhängigkeit des eingekoppelten elektrischen Impulses Aussagen über die Reduktion der Unterkühlung für verschiedene wässrige Modellösungen und Zellsuspensionen zu treffen. Da biologische Proben durch die in den Vorversuchen verwendeten hohen elektrischen Potentialdifferenzen geschädigt werden könnten, sollen mit Hilfsmitteln der modernen Fotolithographie sehr geringe Elektrodenabstände erzeugt werden, so dass lokal große elektrische Feldstärken bereits bei geringen Spannungen erzeugt werden können. Diese experimentellen Untersuchungen in mikroskopischen Systemen sollen ausgedehnt werden auf praxisrelevante makroskopische Proben, in denen sich ebenfalls mittels moderner Halbleitertechnologien hergestellte Elektrodenstrukturen im Nanometerbereich befinden. In diesen Systemen sollen die erwarteten Verfahrensvorteile für Gefriertrocknung und Kryokonservierung evaluiert werden anhand der potentiellen Veränderungen bei der Gefriertrocknungskinetik und bei den Zellüberlebensraten. Von dem Projekt wird zudem erwartet, dass sich durch die Vermeidbarkeit der Unterkühlung neue Untersuchungsmethodiken für biophysikalische Zellschädigungsmodelle beim Einfrieren ergeben werden.Professor Dr. Rau bearbeitet das Projekt zusammen mit Frau Dr. Birgit Glasmacher, Leiterin der Abteilung Kryobiologie & Biomaterialien, (gleiche Institutsanschrift)Tel. [phone]Fax [phone]e-Mail: [e-mail]

该项目是对Ziel的Möglichkeiten的研究，它通过一种电化学方法在生物学和基因治疗领域进行了广泛的培养。在研究的基础上，通过电冷冻法（EF）对生物学（生物学）研究中的格拉德进行了初步的生物学研究，从而使德国的生物学研究进展缓慢，并使生物学研究中的生物学研究得以韦尔登。这些工程是通过德国工业化的快速发展而形成的，它可以为德国的食品加工业提供（1）也可以为德国的食品加工业提供服务，（2）也可以为韦尔登的生物系统提供服务。祖（1）：球状体的形成可以减少韦尔登，因此，一个非常相似的球状体的形态可以减少韦尔登，而另一个球状体的真空热处理可以减少气泡和气泡。祖（二）：在低温下的生物探针的格拉德（Grad）是一个非常有影响力的因子，所以探针的工作原理是从低温阶段开始的，并且是一个很长的过程。Kühlrate beeinflusst jedoh maßgeblich die Zellüberlebensrate and sollte daher einheitlich seen，um den maximalen Konservierungserfolg zu erzielen.在电冷冻的潜在涡流中，通过韦尔登产生微小的涡流，在电脉冲的作用下产生涡流，从而减少涡流的产生。生物学实验表明，由于电致电位差韦尔登的存在，现代化石学的希尔夫斯米特尔恩（Hilfsmitteln）发现了电致电位差韦尔登，因此，局部大电致电位差被韦尔登所覆盖。这些实验表明，在微电极系统中进行的研究只能在实用的微电极实验中得到韦尔登，因为它将使现代半导体技术在纳米范围内得到应用。在该系统中，必须对Gefriertrocknung und Kryokonservierung evaluiert韦尔登和Gefriertrocknungskinetik und bei den Zellüberlebensraten的潜在Veränderungen进行评估。Von dem Projekt wird zudem erwartet，dass sich durch die Vermeidbarkeit der Unterkühlung neue Untersuchungsmethodiken für biophysikalische Zellschädigungmodelle beim Einfrieren韦尔登.Professor Dr. Rau bearbeitet das Projekt zusammen mit Frau Dr. Birgit Schumacher，Leiterin der Abteilung Kryobiologie & Biomaterialian，（gleiche Institutsanschrift）Tel. [phone]传真：[phone]邮箱：[e-mail]