Ultra-Rapid-Freezing, Erwärmung und Cryoprotectants haben Einfluss auf die Struktur von Eiskristallen bei der Lagerung und so auf den Erfolg der Kryolagerung von lebenden Zellen . Huebinger et al. zeigen in der Arbeit auf, wie diese Einflussfaktoren die Eiskristallbildung beeinflussen. Besonders eindrücklich wird gezeigt, dass beim Aufwärmprozess Rekristallisation von Eis stattfinden kann, was dem Survival der Zellen abträglich sein kann.
Ultraschnelle Kühlung (Ultrarapid Cooling) lebender Systeme
Säugetierzellen können durch ultraschnelles Abkühlen in einem festen Zustand festgehalten werden, was für die Beobachtung von Zellstrukturen und die Kryokonservierung von entscheidender Bedeutung ist.
Die Bedeutung von Wasserzuständen in kryogenen Anwendungen
Der Erfolg kryogener Anwendungen hängt vom Zustand des Wassers ab, das verschiedene feste Formen aufweist. Wenn flüssiges Wasser schnell abgekühlt wird, verwandelt es sich in amorphes Eis, auch bekannt als glasartiges (vitreous) Wasser, eine entscheidende Komponente für das Überleben der Zellen während der Kryokonservierung.
Untersuchung der subzellulären Wasserzustände in gefrorenen Zellen
Hübinger et al. zielte darauf ab, die Wasserbedingungen in Zellen, die Gefrierprotokollen unterzogen wurden, besser zu verstehen, indem ihre subzellulären Wasserzustände mithilfe fortschrittlicher kryogener Techniken analysiert wurden. Die Ergebnisse zeigten, dass das Zellüberleben nicht nur von der Eiskristallbildung beeinflusst wird, sondern auch von der Geschwindigkeit der Erwärmung.
Kryo-Imaging zeigt die Toleranz von Zellen gegenüber Kristallisation
Hochauflösende Kryo-Bildgebung ermöglichte es Huebinger et al. direkt zu beobachten, dass Zellen die Kristallisation von extra- und intrazellulärem Wasser tolerieren können. Wenn die Erwärmung jedoch zu langsam ist, kristallisieren die kleinen Eiskristalle in größere um, was für die Zellen tödlich ist.
Kryoprotektive Mittel (Cryoprotectants) bestimmen die tolerierbare Eiskristallgröße
Die Größe der tolerierbaren Eiskristalle wird durch die verwendeten kryoprotektiven Mittel bestimmt, die die Kristallisation hemmen oder die Toleranz gegenüber Eiskristallwachstum erhöhen können. Dies unterstreicht die entscheidende Rolle kryoprotektiver Mittel bei der kryogenen Konservierung von Zellen.