Обычный способ заморозить живую клетку похож на попытку надеть на неё скафандр: сначала нужно ввести внутрь защитное вещество, но пока оно проникает через оболочку, клетка может лопнуть от перепада солей или отравиться химией.
Новый подход предлагает не вводить готовый антифриз, а собирать его прямо на месте. В клетку попадают безобидные «конструкторы» — небольшие молекулы, которые сами по себе почти не влияют на осмотическое давление и не токсичны. Они могут проникать пассивно или через обычный захват клеткой. А затем, когда начинается замерзание, давление внутри замкнутого объёма (например, сосуда или самой клетки) резко растёт. Это давление разбирает конструкторы на отдельные активные молекулы криопротектора — и защита появляется ровно тогда, когда она нужна.
Ключевая идея в том, что «разобранное» состояние занимает меньше места, чем «собранное». Поэтому при повышении давления равновесие сдвигается в сторону разборки.
Такой механизм работает и при замерзании в постоянном объёме (давление возникает само из-за расширения льда), и при внешнем давлении в открытой системе.
Этот подход позволяет отделить доставку вещества через мембрану от самой защиты: клетке не нужно заранее накапливать активные молекулы, которые могли бы навредить. Вместо этого она получает защиту синхронно с охлаждением, без предварительной нагрузки.
При замерзании воды в замкнутом объёме давление может достигать сотен атмосфер — этого достаточно, чтобы разобрать многие химические «конструкторы».