Криоконсервация

Криоконсерва́ция (от греч. κρύος — холод и лат. conservo — сохраняю) — низкотемпературное хранение живых биологических объектов с возможностью восстановления их биологических функций после размораживания.

Эффективность и объекты криоконсервации

В настоящее время разработаны и успешно применяются в медицине, сельском хозяйстве и научном эксперименте методы криоконсервации клеточных культур, тканей (кровь, сперма), ранних (преимплантационных) эмбрионов. Изолированные органы плохо переносят криоконсервацию, методы криоконсервации целых органов не разработаны, эффективность их низкая. Случаи успешной трансплантации криоконсервированных органов редки, как правило, в таких случаях речь может идти не о восстановлении после размораживания целого органа, а о присутствии в размороженном органе отдельных областей живой ткани. Другими словами, выживает после криоконсервации не орган как единое целое, а участки ткани, которые могут после трансплантации успешно прижиться (например, при трансплантации размороженной яичниковой ткани). Случаи успешной криоконсервации теплокровных животных (в том числе человека) до сих пор не зафиксированы. В настоящее время не существует методов, обеспечивающих выживание криоконсервированных людей, иных млекопитающих животных, а также птиц.

Криохранилище

Температурный режим

Как правило, криоконсервацию осуществляют при температуре −196 °C, помещая капсулы с биологическими объектами в жидкий азот. Реже пользуются более высокими температурами (от −180 °C до −130 °C), которые создают электрифицированные морозильные камеры, но данный температурный режим менее надежен и подходит не для всех объектов. Использование температур выше −130 °C малоэффективно и используется редко (например, хранение на сухом льду при −79 °C). Сохранение живых объектов при температурах около нуля градусов традиционно не относят к криоконсервации. Использование низких температур обеспечивает остановку биохимических процессов в клетках, в том числе останавливается обмен веществ и энергией с внешней средой, благодаря этому живые объекты могут сохраняться сколь угодно долго.

Криоповреждения

Использование низких температур опасно для живых объектов. Живые клетки погибнут при замораживании, если не осуществить специальные защитные мероприятия. Основными повреждающими факторами при замораживании являются образование внутриклеточного льда и обезвоживание клетки. Образование внутриклеточного льда характерно для большой скорости охлаждения (более 10K/мин). Кристаллизация внутриклеточной воды приводит к увеличению внутреннего объема мембранных структур (ядро, аппарат Гольджи, митохондрии, эндоплазматическая сеть, лизосомы, цитоплазматическая мембрана и пр.) Эти структуры разрушаются. Обезвоживание клетки характерно для небольшой скорости охлаждения (менее 10K/мин). Потеря клеткой воды происходит вследствие вымораживания воды во внешней среде и повышения концентрации растворенных веществ во внешней среде. При охлаждении клетка может потерять до 80-90 % воды, при этом разрушаются гидратированные комплексы с макромолекулами, что приводит к так называемой «криоденатурации» — потере биологическими полимерами (прежде всего белками и белковыми комплексами) третичной и четвертичной структуры, что приводит к необратимой утрате функций этих полимеров. В криобиологии повреждения, получаемые клеткой при замораживании, называют «криоповреждения».

Криопротекторы

Основная статья: Криопротектор

Лишь некоторые клеточные культуры, а также бактерии могут быть эффективно криоконсервированы без предварительной подготовки. Для эффективной криоконсервации клетки замораживаемых объектов должны быть насыщены криопротекторами — веществами, уменьшающими криоповреждения. После размораживания необходимо удалить криопротекторы из клеток.

Соответствие термина в иностранных языках

Следует обратить внимание, что в ряде языков для данного понятия используется слово с лат. корнем «preservo». Так слово «криоконсервация» соответствует в английском языке слову «cryopreservation», в испанском «criopreservación», но в немецком языке «Kryokonservierung», во французском «cryoconservation».

См. также

• Крионика
• КриоРус

Литература

• Кен Малдрю. Краткий курс криобиологии. 1999. Университет Калгари. Канада. на англ.яз. / Ken Muldrew. Cryobiology — A Short Course. 1999
• Дж. Вольф и Г. Брайант. Криобиология и биология обезвоживания клеток. 2004. Университет Нью-Саус-Уэлса, Сидней, Австралия. на англ.яз. / J.Wolfw and G.Bryant. Cryobiology and anhydrobiology of cells. 2004.

Для улучшения этой статьи желательно?: Исправить статью согласно стилистическим правилам Википедии. Найти и оформить в виде сносок ссылки на авторитетные источники, подтверждающие написанное. Проверить достоверность указанной в статье информации. Переработать оформление в соответствии с правилами написания статей.