天津大学张雷/杨静教授团队《Adv. Mater.》综述：抗冻材料的发展与应用 - 从自然启发到理性设计

本文是一篇由天津大学张雷、杨静教授团队发表于《Advanced Materials》的综述，系统总结了抗冻材料从自然启发到理性设计的发展历程。背景方面，水在零下低温环境结冰对生物医药、食品工业、基础设施和智能传感器等领域造成严重危害，如细胞冻存中的冰晶损伤、食品冷藏中的结构破坏、户外设施覆冰的安全隐患以及柔性电子在低温下的性能失效。研究目的旨在梳理天然抗冻分子（如两性离子、糖类、抗冻蛋白）的机制，并探讨通过生物制造、理性设计和AI赋能实现抗冻蛋白的高效创制，同时介绍化学合成抗冻材料（如聚合物、水凝胶、自修复弹性体）的设计策略。结论部分指出，这些抗冻材料已在细胞与器官冻存、食品保鲜、户外设施抗冰涂层和柔性可穿戴传感器等应用中展现出巨大潜力，并展望了“低温合成生物学”这一新兴交叉学科方向，旨在通过合成生物学、低温科学、仿生学和AI的融合，实现从被动防御到主动精准控制冰晶的范式跃迁。