Artykuł opisuje eksperymenty związane z chłodzeniem natryskowym mikrocząsteczkami azotu, które dr inż. Przemysław Smakulski przeprowadził w czasie swojego naukowego wyjazdu w ramach stypendium Monbu-shō na Tohoku University. Działał we współpracy z prof. Junem Ishimoto z tamtejszego Innovative Energy Research Center oraz dr. hab. inż. Sławomirem Pietrowiczem, prof. uczelni z Katedry Termodynamiki i Odnawialnych Źródeł Energii na Wydziale Mechaniczno-Energetycznym PWr.
Zespół badał technikę wysokowydajnego chłodzenia polegającego na rozpylaniu mikrocząsteczek azotu (Micro-Solid Nitrogen) wytwarzanych w specjalnym przepływowym urządzeniu, zwanym strumienicą. Zaproponowana metoda miała służyć do szybkiego zamrażania komórek biologicznych, czyli krioprezerwacji.
– Postanowiliśmy sprawdzić, czy taka metoda chłodzenia będzie odpowiednia dla szybkiego zamrażania komórek biologicznych – opowiada prof. Pietrowicz. – Prędkość ich zamrażania to kluczowy element w procesie. Jeśli jest zbyt wolna, następuje ich obumieranie. Jeśli natomiast dzieje się to zbyt szybko, kryształy lodu mogą niszczyć strukturę komórek i materiał nie nadaje się do późniejszych badań. Dlatego w czasie procesu zamrażania musimy osiągnąć odpowiedni gradient prędkości schładzania.
Jak podkreślają badacze, doświadczenie pokazuje, że szybkość chłodzenia próbki biologicznej jest najważniejszym czynnikiem wpływającym na tworzenie się lodu wewnątrzkomórkowego. Musi być odpowiednio kontrolowana, aby chronić strukturę komórki do dalszych analiz medycznych. Obecnie stosuje się dwie techniki chłodzenia: powolne zamrażanie (najczęściej dla oocytów, zarodków czy krwinek czerwonych) lub witryfikację (czyli zeszklenie). Obie wymagają zastosowana CPA, czyli środków krioprotekcyjnych, które mają toksyczny wpływ na komórki. Zwiększając szybkość chłodzenia, można jednak zmniejszyć poziom CPA w bio-próbkach.
- Nasze analizy dały odpowiedź na to, jakie tempo schładzania jest optymalne przy zadanym (możliwie najniższym) stężeniu krioprotektantów dla badanej komórki – podkreśla dr Smakulski.
