低温贮藏冻结方法和设备
低温贮藏的目的是减少损失生物材料,包括组织、哺乳动物细胞、细菌、真菌、植物细胞和病毒,在低温冷冻和储存。当正确地执行,占细胞和组织的具体标准,低温贮藏可以提供一个连续的组织和基因稳定生活来源细胞的目的多种多样,包括研究和生物医学过程。本文将描述工作流程、方法和设备用于冻结、存储和解冻样本。
一个高度专业化的科学
随着知识库的发展和科学家越来越多的了解冷冻过程引起的损害,科学的保存和复活的细胞已成为高度专业化的细胞类型等因素的基础上,瓶或袋体积,吞吐量和方便。每个冻结方法具有明显的优势和限制其使用。本文将探讨和解释这些冷冻方法,这样一个逻辑可以作出选择,最适合上述因素中找到你的实验室。
工作流程:样品生长,收集,玻化,标记和存储,检索和分析
低温贮藏是这样一个简单的工作流:
工作流来生存的最重要的阶段样品的玻璃化*,存储,和解冻。
*玻璃化是冷却的过程,组织里的水变成了玻璃而不是晶体。玻璃是一种液体,太冷(粘性)流。换句话说玻璃化是由于粘度增加而不是结晶凝固。
玻璃化方法:控制速度和快速冻结
低温贮藏过程的目标是避免结晶和细胞的脱水。当冻结点温度接近,冰晶形成的细胞外创建一个与细胞渗透失衡。这种不平衡会导致水退出细胞通过渗透导致细胞脱水。过度脱水将创建不能存活的细胞。脱水和结晶的不利影响可以最小化通过以下几点:
•控制冷却速度
•使用防冷冻的代理
•保持适当的储存温度
•控制融化率
所有这些事件交互影响解冻细胞的可行性。
控制利率冻结
众所周知,冷却速率有显著影响细胞的生存。控制利率冻结之前长期储存最大化生存能力为各种细胞。如果细胞对热冲击敏感变化的速度从室温到1到2 c溶液的冰点以下对生存产生重大影响。优化的冷却速度,最好维持细胞生存能力允许的一些细胞收缩(脱水)没有大量的胞内冰的形成。
既有主动和被动控制冻结速度的方法。在活动方法,如细胞冰点是靠近冷却速度可以增加抵消了放热能量释放导致的熔化潜热。这样做可以大大减少造成的细胞损伤的能量释放和随后的温度上升。在被动方法一致的冷却速率是由容器的传热系数。
在被动的方法控制冷却速度可以实现超低温度实验室冰箱的绝缘配件有瓶,旨在限制瓶之间的传热和冰箱,这样一个理想的冷却速率在瓶内。
防冷冻的代理
冷冻保护剂保护控制速率冷冻细胞通过一个或多个以下机制:
•减少细胞收缩在给定温度
•降低解决方案的部分冻结在一个给定的温度
•减少胞内冰的形成
快速冻结
快速冷冻是一个快速,不受控制的冷却速率,很少或根本没有从osmotically驱动细胞收缩发生脱水。然而,在快速冷却率的随机发生胞内冰的形成。此外,在次优re-warming条件下胞内冰可能成长和破坏细胞。冷冻设备
有各种各样的方法来控制样品电池的冷却速度,没有一种方法是最好的为每一个实验室或应用程序。控制冷却速度可以实现一个超低温度实验室冰箱的绝缘配件持有瓶,旨在限制瓶之间的传热和冰箱的冷却速率达到1°C /分钟在瓶内。也可以通过使用一个程序控制流的冷却速率的液氮(LN2)样本容器。另一种方法是使用一个超低温度循环浴程序温度斜坡率。后来这两个方法也可调节冷却速度的优势。快速冷冻冰箱爆炸或直接跳入LN2可以使用。
应该提到的所有方法研究了哪种类型的细胞与成本和最好的工作便利功能,满足实验室(表1)。
冷冻设备如表1
存储
温度冷冻细胞存储有一个很大的影响他们可以保存多久。通常,存储温度越低越长可行的贮藏期。有样品穿过玻璃化转变的影响阶段,从液体玻璃大了任何生物样品完整的细胞或整个组织,其最重要的存储发生低于玻璃化转变。细胞内成分(蛋白质、核酸)存储在-70 c是好。尽管这些样本可能存储在-70 c (-94 f),几个月,甚至几年,负责细胞恶化的化学反应并不完全停止在这个温度。样品在温度低于-130 c (-202 f),据说生物时间已经停止,可能无限期保存。
解冻
冷冻保存样品的变暖速度也会影响细胞的生存能力。历史上融化率被认为是控制冷却速度那么重要了。然而现在越来越多的证据支持解冻速率存在一样重要的冷却速率。一般细胞冷却速度控制,尤其是冷冻保存剂,与缓慢解冻做得更好,让细胞再水化时间和损失累积的冷冻保存剂。
细胞迅速被冻结了一般需要快速解冻,以防止结晶,造成细胞损伤。
结论
不同类型的细胞有不同的要求,最佳的保存和恢复。例如,细胞外的冰的形成可以通过玻璃化和控制利率冻结,避免存储温度需要选择基于预期的贮藏期,并在恢复期间可避免结晶快速解冻。选择最佳的低温贮藏设备为您的实验室,根据细胞类型,预算,和所需的特性,需要研究今天可用的现代化设备和方法。额外的热科学™引用和资源链接:
低温贮藏指南开尔文通用Brockbank博士,博士James c . Covault和迈克尔·j·泰勒
适当的低温保存的指南弗兰克·p·西蒙尼等地停车游玩
低温贮藏和活细胞的复活斯科特·d·普拉特和迪拉德勒
