Statistické sledování tání a růstu krystalů

Daniel Simek, Oliva Pacherova, Irena Kratochvilova, Julia Micova, Silvia Sedlakova, Martin Falk

Fyzikální ústav AV ČR, Na Slovance, Praha 8

 

Procesy doprovázející krastalizaci a tání vody v buněčných kulturách významně ovlivňují pravděpodobnost přežití buněk po zamražení a rozmražení. K ochraně buněk, zvýšení pravděpodobnosti jejich přežití a snížení pravděpodobnosti poškození jejich genetické výbavy se užívá tzv. kryoprotektantů. Jako součást popisu mechanismu působení kryoprotektantů byl studován jejich vliv na statistiku velikostí krystalů vody a způsob jejich tání.

Velikosti krystalů vody v kryoprotektantních roztokách jsou vždy v řádu mikronů a znemožňují tedy stanovení jejich velikosti pomocí profilové analýzy jednak kvůli nedostatečnému rozlišení difraktometru, jednak kvůli špatné statistice (difraktuje vždy maximlně jeden či několik krystalů). Zvětšování rozlišení vede k dalšímu zhoršování statistiky. Proto byla zvolena metoda statistického vyhodnocení sumárního difrakčního siganálu v různých orientacích vzorku. Z načítaných histogramů pozorovaných intenzit bylo dekonvoluováno teoretické statitické rozložení podílu krystalitů v závislosti na jejich objemu. Předpokladem je platnost kinematické teorie difrakce.

Výsledky umožnily vzájemně porovnat statistické rozložení velikostí krystalitů při použití různých kryoprotektantních látek a jejich různých koncentrací. Zároveň umožnily odhalit případné další procesy probíhající při rozmražování (rekrystalizace a růst) sledováním redistribuce difraktovaných intenzit. Nevýhodou metody je neexistence absolutní škály, tzn. že nelze stanovit skutečnou velikost krystalů v jednotlivých vzorcích, pouze je lze vzájemně srovnávat.