All'indirizzo Tomorrow Bio, siamo alla continua ricerca di nuovi modi per migliorare la nostra procedura di crioprotezione e conservazione. Le fasi iniziali del processo sono perfezionate da SST-Teams che forniscono l'unica procedura professionale di crioprotezione su tutto il corpo attualmente disponibile. Vengono impiegati agenti crioprotettivi all'avanguardia per ridurre al minimo i danni alle cellule durante il raffreddamento. Inoltre, l'azoto liquido fornisce un ambiente altamente stabile conservazione per i pazienti criopreservato .
Nonostante tutti questi sforzi, ulteriori approfondimenti scientifici potrebbero rivelare molti modi in cui criopreservazione può essere migliorato. Un punto da considerare è il modo in cui i pazienti di criopreservato sono attualmente conservati. Scoprite perché è così e quale potrebbe essere la soluzione proposta in questo articolo.
Quale metodo conservazione viene attualmente utilizzato?
Attualmente, la maggior parte delle persone di criopreservato viene conservata in azoto liquido a una temperatura di -196°C. Questo metodo economico e sostenibile non utilizza energia elettrica ed è abbastanza facile da mantenere: è sufficiente aggiungere nuove scorte di azoto liquido una volta alla settimana. Qual è il problema?
In criopreservazione, i pazienti entrano in uno stato di vetrificazione a una temperatura di circa -130°C. Dopo questo evento, i pazienti vengono lentamente raffreddati fino a -196°C, la temperatura naturale dell'azoto liquido, e a questo punto la loro temperatura corporea rimane statica.
Il problema non è a lungo termine conservazione , ma piuttosto ciò che accade prima e dopo.
I -196°C non garantiscono una conservazione migliore (in modo rilevante) rispetto ai -130°C. Si dà il caso che l'azoto liquido abbia una temperatura con cui criopreservazione può lavorare. In effetti, sarebbe più pratico per la nostra causa se la temperatura dell'azoto liquido fosse più vicina (ma comunque inferiore) al punto di transizione vetrosa.
In conservazione, il raffreddamento uniforme riduce al minimo gli stress termici del tessuto quando si scende al di sotto della temperatura di vetrificazione. Lo stress può essere ulteriormente ridotto mantenendo la temperatura vicino al punto di transizione vetrosa per un periodo di tempo breve dopo la vetrificazione. Ciò consente un ulteriore rilassamento dello stress prima che il corpo venga ulteriormente raffreddato.
Il processo di raffreddamento a questa temperatura significativamente fredda provoca la frattura dei tessuti, oltre ad altri tipi di danni che stiamo cercando di prevenire. Lesioni di questo tipo non impediscono necessariamente la conservazione di informazioni neuroanatomiche cruciali, anche se complicano il recupero futuro.
Perché il raffreddamento danneggia i tessuti?
Le molecole vibrano, facendo sì che si manifesti un volume o una densità tipica a qualsiasi temperatura specifica. Quando la temperatura diminuisce, diminuisce anche il volume dell'oggetto esposto ad essa. Questo fenomeno è chiamato "contrazione termica".
Quando un oggetto diventa vetrificato, il suo interno più caldo si raffredda più rapidamente rispetto al guscio esterno, riducendo le sue dimensioni a un ritmo leggermente più veloce. [Poiché l'interno e l'esterno sono attaccati l'uno all'altro, questa differenza di dimensioni può provocare una frattura, danneggiando il tessuto nel processo.
Che cos'è lo stoccaggio a temperatura intermedia?
La fratturazione può essere ridotta, e potenzialmente (quasi) evitata, raffreddando lentamente attraverso la temperatura di transizione vetrosa e mantenendo una temperatura più vicina al punto di vetrificazione.
Questo sistema è chiamato "Intermediate Temperature Storage" (conservazione a temperatura intermedia), in riferimento alla sua temperatura intermedia tra la vetrificazione e l'azoto liquido.
Lo stress termico del tessuto è meno problematico quando il raffreddamento oltre la temperatura di transizione vetrosa viene interrotto prima. Secondo dati passati[2], i danni sono tanto più probabili quanto più velocemente il tessuto è stato raffreddato.
Vantaggi e sfide dello stoccaggio a temperatura intermedia
A prescindere dai suoi vantaggi teorici, i sistemi ITS non sono oggi comunemente utilizzati per criopreservazione al di fuori delle procedure di ricerca. Ciò è dovuto principalmente alla pletora di sfide e complicazioni che il metodo comporta.
In primo luogo, l'impiego di sistemi ITS presenta un fattore di rischio molto più elevato rispetto a quello attualmente utilizzato, ovvero l'azoto liquido per immersione conservazione. I tradizionali dewar conservazione a -196°C sono tenuti quasi pieni fino all'orlo e contengono oltre 1000 litri di liquido al loro interno. Questa quantità di azoto liquido è sufficiente per mantenere la conservazione per più di una settimana, prima di doverla riempire nuovamente. I normali dewar ITS, come quelli costruiti da Alcor[3], invece, contengono solo circa 120 litri di azoto liquido sul fondo del dispositivo conservazione , sufficienti al massimo per 5 giorni di conservazione quando si opera a una temperatura di -140°C.
Inoltre, i dewar ITS consumano una quantità doppia di azoto liquido rispetto alle loro controparti più fredde, pur essendo grandi solo un terzo. Come i normali dewar, sono attrezzati per riempirsi automaticamente, ma richiedono più risorse e controlli per garantire il mantenimento di una temperatura stabile. Considerando che è più probabile che si verifichino fluttuazioni di temperatura (potenzialmente dannose), i dewar ITS si rivelano in definitiva un'opzione meno affidabile e sicura.
Risolvere questi inconvenienti è possibile, ma è accompagnato da costi di manutenzione esponenzialmente più elevati conservazione .
Conclusione
In teoria l'ITS conservazione fornisce una qualità superiore criopreservazione. Tuttavia, la manutenzione più complessa e il costo più elevato ne impediscono l'utilizzo attuale. Tomorrow Bio offrirà in futuro ai suoi membri l'ITS conservazione come opzione, qualora desiderino essere conservati in questo modo. Al momento l'azoto liquido conservazione rimane l'alternativa più sicura e conveniente, motivo per cui continua a essere utilizzato in modo standardizzato in criopreservazione.
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