Влияние режимов криоконсервирования на поведение клеток СПЭВ в культуре

Abstract

В работе продемонстрирована возможность использования адгезировавших на подложке клеток СПЭВ в качестве объекта для изучения кинетики осмотических реакций при экспозиции их в криозащитных средах. Были определены коэффициенты проницаемости мембран клеток СПЭВ для молекул воды и диметилсульфоксида (ДМСО). На основе физикоматематической модели замораживания клеточных суспензий и рассчитанных коэффициентов проницаемости было проведено теоретическое прогнозирование осмотического поведения клеток СПЭВ при замораживании их суспензии с различными скоростями охлаждения. Экспериментальные исследования по замораживанию суспензии клеток СПЭВ показали, что скорость охлаждения 1,5 град/мин может обеспечить оптимальную защиту клеток от повреждения в присутствии 1 М ДМСО. Показано, что скорости охлаждения ниже и выше оптимальной могут привести к гибели клеток в результате внутриклеточной кристаллизации или дегидратации.

У роботі показана можливість використання адгезованих на носії клітин СПЕВ у якості об'єкта для вивчення кінетики осмотичних реакцій клітин під час їх експозиції в кріозахисних середовищах. Були визначені коефіцієнти проникності мембран клітин СПЕВ для молекул води та диметилсульфоксиду (ДМСО). На основі фізико-математичного моделювання процесу заморожування клітинних суспензій та розрахованих коефіцієнтів проникності було проведено теоретичне прогнозування осмотичної поведінки клітин СПЕВ під час заморожування їх суспензій із різними швидкостями. Експериментальні дослідження з заморожування суспензії клітин СПЕВ показали, що швидкість охолодження 1,5 град/хв може забезпечити оптимальний захист клітин від кріопошкоджень у присутності 1 М ДМСО. Показано, що швидкості охолодження нижче та вище оптимальної можуть привести до загибелі клітин унаслідок внутрішньоклітинної кристалізації або дегідратації.

This work demonstrates the ability of using the substrate-adhered SPEV cells as the object for studying the kinetics of osmotic reactions when exposing them to cryoprotective media. Permeability coefficients of SPEV cell membranes for the molecules of water and dimethyl sulfoxide (DMSO) have been determined. Using the physical-mathematical model for cell suspension freezing and calculated permeability coefficients the osmotic SPEV cell behavior during cryopreservation with different cooling rates has been simulated. The experiments on freezing the SPEV cell suspension showed that the cooling rate of 1.5 deg/min could ensure the optimal protection of the cells against damage in 1M DMSO presence. It has been demonstrated that the cooling rate above and below the optimum may cause a cell death as the result of intracellular crystallization or dehydration.