О возможном механизме повреждения криоконсервируемых биологических объектов за счет пластической релаксации давлений в замкнутых жидкофазных включениях

Abstract

Рассмотрена одна из возможных причин повреждений клеточных суспензий, тканей и органов при субэвтектических температурах. Кинетику процессов, протекающих при охлаждении и нагреве водных растворов криопротекторных веществ, исследовали тензодилатометрическим методом и методом термопластической деформации. Определены температурные интервалы для водных растворов диметилсульфоксида, глицерина и полиэтиленоксида с м. м. 1500, в которых возможно образование микрокристаллов льда в замкнутых включениях, что может являться причиной значительных механических повреждений при криоконсервировании биологических объектов. Особенно активно такие повреждения реализуются при малых концентрациях криопротекторов (до 10%). Механическое повреждение биологических объектов при криоконсервировании, которое, возможно, связано с пластической релаксацией давлений в замкнутых жидких включениях, рассматривали на примере криоконсервирования клеток Saccharomyces cerevisiae.

Розглянуто одна з можливих причин пошкоджень клітинних суспензій, тканин і органів при субевтектичних температурах. Кінетику процесів, які протікають при охолодженні та відігріві водяних розчинів кріопротекторних речовин, досліджували методами тензодилатометрії та термопластичної деформації. Визначено температурні інтервали для водяних розчинів диметилсульфокиду, гліцерину та поліетиленоксиду з м. м. 1500, у яких можливе утворення мікрокристалів льоду, замкнутих включеннях, що може бути причиною значних механічних пошкоджень при кріоконсервуванні біологічних об’єктів. Особливо активно такі пошкодження реалізуються при малих концентраціях (до 10%) кріопротекторів. Механічне пошкодження біологічних об’єктів при кріоконсервуванні, яке, можливо, пов’язане з пластичною релаксацією тиску в замкнутих рідких включеннях, розглядали на прикладі кріоконсервування клітин Saccharomyces cerevisiae.

One of the possible causes of damages of cell suspensions, tissues and organs under sub-eutectic temperatures has been considered. Kinetics of the processes, proceeding during cooling and heating of aqueous solutions of cryoprotective agents was studied with tensodilatometric method and the one of thermoplastic deformation. There have been established temperature intervals for aqueous solutions of dimethyl sulfoxide, glycerol and polyethylene oxide with molecular weight of 1500 where the formation of ice single crystals in closed inclusions is possible, that may be the cause of significant mechanical impairments during cryopreservation of biological objects. These damages are quite actively realized under low concentrations of cryoprotectants (to 10%). Mechanical damage of biological objects during cryopreservation which is likely associated to plastic relaxation of pressures in closed liquid inclusions were exemplified with cryopreservation of Saccaromyces cerevisiae cells.