Криостаз (клатратные гидраты)

Термин «криостаз» введен для обозначения технологии обратимой консервации живых биологических объектов, основанной на использовании клатратобразующих газообразных веществ в условиях повышенного гидростатического давления и гипотермических температур.

Живые ткани, охлажденные ниже точки замерзания воды, повреждаются из-за обезвоживания клеток, поскольку между клетками образуется лед. Механизм замораживания повреждений живых биологических тканей был выяснен Ренфре. ^{[ 1 ]} ^{[ 2 ]} Давление пара льда ниже, чем давление пара растворенной воды в окружающих клетках, и по мере отвода тепла при температуре замерзания растворов кристаллы льда растут между клетками, извлекая из них воду. По мере роста кристаллов льда объем ячеек уменьшается, и клетки дробятся между кристаллами льда. Кроме того, по мере того, как клетки сжимаются, растворенные вещества внутри клеток концентрируются в оставшейся воде, увеличивая внутриклеточную ионную силу и мешая организации белков и других организованных межклеточных структур. В конце концов концентрация растворенного вещества внутри клеток достигает эвтектики и замерзает. Конечное состояние замороженных тканей — чистый лед в бывших внеклеточных пространствах, а внутри клеточных мембран — смесь концентрированных клеточных компонентов во льду и связанной воды. В общем, этот процесс необратим до момента восстановления тканей к жизни.

В криостазе используются клатратобразующие газы, которые проникают и насыщают биологические ткани, вызывая образование клатратных гидратов (при определенных условиях давления и температуры) внутри клеток и во внеклеточном матриксе . Клатратные гидраты — это класс твердых тел, в которых молекулы газа занимают «клетки», состоящие из молекул воды, связанных водородными связями. Эти «клетки» нестабильны, когда пусты, и превращаются в обычную кристаллическую структуру льда, но они стабилизируются за счет включения в них молекул газа. Большинство низкомолекулярных газов (включая CH ₄ , H ₂ S, Ar, Kr и Xe) при определенных условиях давления и температуры образуют гидраты. ^{[ 3 ]} Образование клатратов предохранит биологические ткани от обезвоживания , которое приведет к необратимой инактивации внутриклеточных ферментов.

См. также

Ссылки

^ Ренфрет (1968) (Ренфрет А.П. Криобиология: некоторые основы хирургического контекста. В: Криохирургия. Рэнд Р.В., Ринфрет А.П., фон Лоде Х., Эдс. Спрингфилд, Иллинойс: Чарльз К. Томас, 1968) и Мазур (1984) : образование льда начинается в межклеточных пространствах
^ «Мазур П. Замораживание живых клеток: механизмы и последствия. Am. J. Physiol. 1984; 247: 125–147» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 28 сентября 2007 г. Проверено 3 января 2007 г.
^ «Englezos P. Clathrate Hydrates. Ind. Eng. Chem. Res. 1993; 32: 1251–1274» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 28 сентября 2007 г. Проверено 3 января 2007 г.

Эта о биотехнологии статья незавершена . Вы можете помочь Википедии, расширив ее .

[1] Ренфрет (1968) (Ренфрет А.П. Криобиология: некоторые основы хирургического контекста. В: Криохирургия. Рэнд Р.В., Ринфрет А.П., фон Лоде Х., Эдс. Спрингфилд, Иллинойс: Чарльз К. Томас, 1968) и Мазур (1984) : образование льда начинается в межклеточных пространствах

[2] «Мазур П. Замораживание живых клеток: механизмы и последствия. Am. J. Physiol. 1984; 247: 125–147» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 28 сентября 2007 г. Проверено 3 января 2007 г.

[3] «Englezos P. Clathrate Hydrates. Ind. Eng. Chem. Res. 1993; 32: 1251–1274» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 28 сентября 2007 г. Проверено 3 января 2007 г.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]