冷冻保存是将细胞、组织、器官等生物样本置于超低温环境中，使其代谢速率大大降低甚至停止，以实现长期储存，并能在解冻后恢复期生理功能的技术。但由于细胞等的含水量高达70%~90%，在降温和复苏过程中面临着冰晶成核、生长、再结晶等过程造成的冷冻损伤，而抗冷冻保护剂可以抑制冰晶成核和生长、减少冷冻损伤、改善保存效率，使得低温生物学及其下游生物医学应用取得了重大突破。

1950 年，Smith 在《柳叶刀》上报道甘油用于红细胞的冷冻保存后，数以万计的患者依靠冷冻保存的红细胞挽救了生命。现阶段，甘油为主的渗透性低温保护剂仍然是临床保存红细胞的首选，其过高的浓度导致洗涤时间长，限制了紧急情况下红细胞的使用，制约了红细胞冷冻保存的进一步发展。为实现高质量、高效储存红细胞，仍然需要开发具有强抑冰活性、高生物相容性、易于纯化和可行的大规模生产的新型非渗透性冷冻保护剂。

近日，华南理工大学朱伟教授与北京化工大学郭佶慜教授团队采用了“降维策略”构筑了一系列基于二维金属–有机框架（MOF）的红细胞抗冷冻保存剂，系统研究了MOF材料空间维度对红细胞保存效率的影响。在前期研究工作，他们验证了三维MOF纳米颗粒可与冰晶界面氢键匹配，具有良好的红细胞冷冻保存效果（J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 7789-7796）。但从形貌上看，三维MOF纳米颗粒作为抗冷冻保护剂仍存在自身局限性：1）接触模式不理想——硬质MOF颗粒不能很好与冰面界面匹配，限制了其与冰的氢键相互作用；2）有序结构利用率低——三维MOF用于低温保存时只有少数暴露的晶面可与冰晶平面相接触，其内部的有序结构并不能被利用。本研究通过降低空间维度的方法，将三维MOF纳米颗粒逐渐缩减为二维金属-有机超薄层材料（MOL），其具有更好的结构灵活性，能提供更多的结合位点，增强与冰晶界面相互作用，保护细胞免于冷冻损伤。同时，二维MOL保留了MOF的结构有序性、表现出较高的比表面积，增加了有序结构的利用效率，提高冰晶抑制性能，最终提升抗冷冻保护效果。

基于HfCl₄和H₃TATB构建的Hf-MOF和Hf-MOL均展示较好的血液相容性，但Hf-MOL在冰晶抑制活性、红细胞冻存回收率等方面明显优于Hf-MOF，且随着MOL的厚度降低，这些性能会进一步提升。

随后，通过调控二维MOL的拓扑结构、表面氢键位点的密度和分布、有机配体的亲水性/疏水性等，可以很好地调节二维MOL与冰晶平面的界面相互作用，从而进一步影响冰的宏观调控行为。

作者相信基于对金属节点和有机配体的合理选择，应该有足够的空间来筛选出所需的MOF结构，并最终将其推广到现实世界的冷冻保存应用中。