Door water simpelweg niet in contact te laten komen met de ijzige lucht, konden onderzoekers het vloeibaar houden tot ver onder het vriespunt. Het geheim: een dun laagje olie.

Te veel eten gemaakt? Gooi het in de vriezer en je hebt een maaltje voor een andere dag. Het invriezen van voedsel is een van de makkelijkste manieren om de houdbaarheidsdatum een boost te geven. De kou verkleint namelijk de kans dat bacteriën zich nestelen én maakt dat weefsel minder snel vergaat.

Maar er zit een addertje onder het gras: de scherpe ijskristallen die vormen wanneer iets bevriest, kunnen cellen ook beschadigen. Hoewel dat bij eten tot daar aan toe is, wordt het problematisch bij het bewaren van biologisch weefsel als organen. Hierom ontwikkelden onderzoekers een manier om water zónder ijs toch ijskoud te maken. Hoe? Met behulp van een simpel laagje olie.

Lees ook: Wie heeft het diepvriesvoedsel uitgevonden?

Deep supercooling

Als we iets heel koud kunnen bewaren (lees: onder het vriespunt) zonder het te hoeven bevriezen, zou de schade (veroorzaakt door de ‘scherpe’ ijskristallen) kunnen worden omzeild. Dit zou helpen voedsel, maar ook organen, bloedcellen en medicijnen in te toekomst veel langer te kunnen bewaren.

Koud kunstje zullen de onderzoekers van het Center for Engineering in Medicine aan het Massachusetts General Hospital in Boston (MGH-CEM) misschien hebben gedacht – want ze deden precies dat. In hun onderzoek, dat onlangs werd gepubliceerd in vakblad Nature Communications, introduceerden ze deep supercooling – een methode waarbij water tot onder het vriespunt vloeibaar blijft. Niet de eerste of de enige in zijn soort, maar volgens de onderzoekers tot nu toe wel de meest succesvolle.

Oppervlak

Het werkt als volgt. Water bevriest bij 0 graden Celsius – niet voor niets het vriespunt. Hier beginnen de watermoleculen aan het oppervlak ijskristallen te vormen, een proces dat zich verder verspreidt tot al het water stijf bevroren is.

Het begint dus aan het oppervlak – daar waar het water de koude lucht raakt. Die kennis gebruikten de onderzoekers: met een simpele koolwaterstofolie sloten ze het wateroppervlak af van de ijzige lucht. Het resultaat: het water in de 1 millimeter bleef vloeibaar ondanks hun 7 dagen durende verblijf in een vrieskast van -13 °C.

Rode bloedcellen

Het team experimenteerde ook met complexere oliën en simpele koolwaterstoffen, zoals alcoholen en alkanen. Hiermee bereikten ze een maximale supercooling van 1 milliliter samples water en vloeibaar celmateriaal bij -20 °C voor 100 dagen. En ook grotere hoeveelheden vloeistof, tot 100 milliliter, hielden het zonder te bevriezen een week onder de ijzige temperaturen vol.

De kers op de taart was de supercooling van een 100 milliliter suspensie rode bloedcellen: bij -13 °C bleef het sample 100 dagen vloeibaar, meer dan twee keer zo lang als het record van 42 dagen met bestaande methoden.

De onderzoekers zijn nu bezig de hoeveelheid vloeistof die per keer ‘supergekoeld’ kan worden, te verhogen. In de toekomst willen ze, naast rode bloedcellen, ook andere cellen én hele weefsels en organen met de methode bewaren.

Bronnen: Nature Communications, Massachusetts General Hospital via New Atlas

Beeld: Wikimedia CC

De KIJK 50 jaar-special ligt in de winkel met daarin de spannendste, opmerkelijkste en grappigste verhalen uit de lange geschiedenis van het blad. Wil je deze editie liever bestellen? Dat kan ook in onze webshop.