To pytanie ma prostą, ale nieoczywistą odpowiedź. DMSO i woda są mieszalne. Mieszaniny, w szczególności homogeniczne, takie jak ta utworzona przez wodę i DMSO, mają zwykle niższe temperatury topnienia (lub bardziej istotne w tym przypadku, zamarzania) niż każda z substancji samodzielnie. To jest powód, dla którego sól topi lód: roztwór soli ma niższą temperaturę zamarzania niż czysta woda. Fizyka stojąca za tym obniżeniem temperatury topnienia jest złożona, ale dość proste przybliżenie obejmuje rozerwanie sił międzycząsteczkowych utrzymujących razem sieć stałego kryształu.

Woda zamarza w 0 ° C, a DMSO zamarza w 19 ° C. Mieszaniny tych dwóch mają niższe temperatury zamarzania. Co ważniejsze, mieszaniny tych dwóch prawdopodobnie po zamrożeniu tworzą mniej destrukcyjne kryształy. Woda jest dobrze znana z tego, że ma stan stały, który jest mniej gęsty niż stan ciekły. Kryształy lodu zajmują więcej miejsca niż ciekła woda, z której się utworzyły. Pojedyncze kryształy wody mogą rosnąć dość duże, zwłaszcza gdy łączą się mniejsze kryształy. Dodatkowo, kryształy wody mają tendencję do tworzenia tego sześciokątnego fraktalnego wzoru (płatków śniegu), który ma „spiczaste kawałki”. DMSO, nawet przy 10% wagowo zwykle stosowanym, musi zapobiegać tworzeniu się tak dużych kryształów zakłócających, zwłaszcza gdy wszystko jest schłodzone do -80 ° C.

DMSO jest używany do tego celu zamiast innych cieczy mieszających się z wodą, takich jak etanol, ponieważ ma bardzo niską toksyczność.

Wiem, że to stare, ale chciałem podać dodatkowe informacje na wypadek, gdyby ktoś użył tego jako źródła informacji. Rola polegająca na obniżaniu temperatury topnienia / zapobieganiu tworzeniu się kryształków lodu jest prawdziwa. Jednak nie jest prawdą, że DMSO jest znacznie mniej toksyczny niż etanol. Oba stają się toksyczne dla komórek w jednocyfrowych wartościach procentowych w pożywkach hodowlanych w zależności od linii komórkowej (np. Patrz Timm i wsp., Cytotechnology, 2013). Z własnego doświadczenia wynika, że ​​nawet odporne linie komórkowe zaczynają umierać, gdy są hodowane przez dłuższy czas przy 0,5% DMSO lub powyżej. Kiedy zamrażasz komórki do poziomu 5-10% DMSO, musisz działać szybko, ponieważ zaczynają one obumierać w ciągu kilku minut.

Głównym mechanizmem tej toksyczności jest to, że DMSO sprawia, że ​​błona komórkowa jest bardziej przepuszczalna. Przyczynia się to również do jego działania krioochronnego, czyniąc membranę bardziej „elastyczną” i mniej podatną na pękanie. Pomyśl o gumowej piłce kontra szklanej.