Regolazione della temperatura in laboratorio: conservazione dei campioni utilizzando il freddo

La conservazione di campioni di laboratorio, campioni e reagenti è un requisito dei laboratori di ricerca di tutto il mondo. Un modo efficace per preservare l'integrità e la vitalità dei campioni nel tempo consiste nel mantenerli a basse temperature.

Sia che tu stia lavorando con un campione al banco o conservando un campione alla fine di un esperimento, è possibile utilizzare diversi metodi di raffreddamento. Questo video dimostrerà i tipi di agenti di raffreddamento e strumenti che si trovano tipicamente in laboratorio e ti aiuterà a capire quali tipi di campioni sono conservati a quali temperature.

La scelta dell'agente di raffreddamento dipende dalla natura della procedura sperimentale eseguita.

Il ghiaccio convenzionale è la scelta logica per preservare i campioni a breve termine. Probabilmente sai che il ghiaccio è acqua ghiacciata, che ha un punto di fusione di 0 ° C alla normale pressione atmosferica, come puoi vedere in questo diagramma di fase. Potresti non sapere che a volte viene definito "ghiaccio bagnato", perché diventa liquido mentre si riscalda a temperatura ambiente.

"Wet Ice" è ideale per mantenere freddi campioni e reagenti durante il lavoro o il trasporto.

Mentre "ghiaccio bagnato" è H2O solido, "ghiaccio secco" è la forma solida di anidride carbonica, che ha un punto di fusione di -78,5 °C. Il ghiaccio secco non si scioglie in liquido a pressione atmosferica ma si trasforma direttamente in gas di anidride carbonica, attraverso un processo chiamato sublimazione. La sublimazione si riferisce a uno spostamento nella fase della materia dal solido direttamente al gas e si verifica al di sotto del punto triplo in un diagramma di fase.

Utilizzare ghiaccio secco, quando si lavora con campioni biologici come cellule o tessuti batterici o di mammiferi congelati, che sono generalmente conservati a temperature ben al di sotto di 0 ° C.

Il ghiaccio secco è anche vantaggioso in quanto non lascia residui al cambio di stato, il che lo rende ideale per costruire un bagno di congelamento versando liquido su ghiaccio secco.

L'azoto liquido è un gas di azoto condensato ed è. comunemente scritto come "LN2". A pressione atmosferica l'azoto liquido bolle, o passa da liquido a gas, a -196 °C, che si può vedere dal suo diagramma di fase.

Quando è necessario conservare campioni biologici a temperature inferiori a quelle che la maggior parte dei congelatori da laboratorio può ottenere, viene utilizzato azoto liquido.

L'azoto liquido può essere conservato in un dewar, o pallone sottovuoto, con un coperchio a montaggio allentato o un grande serbatoio dewar dotato di una valvola di sfogo per prevenire l'accumulo di pressione all'interno del sistema.

Sebbene non tossici, il ghiaccio secco e l'azoto liquido sono materiali pericolosi e non devono essere maneggiati fino a quando non si è stati addestrati da un membro esperto del laboratorio.

A causa delle temperature estremamente basse dell'azoto liquido e del ghiaccio secco, gravi danni ai tessuti possono verificarsi a contatto con la pelle. Indossare sempre una protezione adeguata, compresi guanti criogenici e un camice da laboratorio. Utilizzare strumenti per manipolare i campioni per evitare il contatto con la pelle.

Inoltre, i contenitori ermetici non dovrebbero mai essere utilizzati per conservare ghiaccio secco o azoto liquido, poiché questi agenti di raffreddamento cambiano stato in gas. In condizioni eretiche, la pressione può aumentare portando a un'esplosione.

E ora per gli strumenti che mantengono freddi i campioni... I frigoriferi e i congelatori da laboratorio regolano la temperatura più strettamente di quelli che si trovano in casa per garantire una temperatura uniforme in tutta l'unità.

Sono generalmente dotati di sistemi di monitoraggio della temperatura e allarmi che si spendono in seguito a significativi smodi di temperatura.

Non conservare mai cibi o bevande in frigoriferi o congelatori da laboratorio, in quanto ciò potrebbe comportare la contaminazione con sostanze chimiche tossiche o batteri. Dovrai trovare un altro posto dove conservare il tuo pranzo.

I frigoriferi sono mantenuti a 4 ° C e generalmente utilizzati per la conservazione temporanea dei campioni, specialmente quando il congelamento può influire sull'integrità del campione.

Molti reagenti e soluzioni vengono conservati a 4 ° C per prolungarne la durata di conservazione, compresi i mezzi di coltura tissutale e le piastre di coltura cellulare versate, che vengono riscaldate prima dell'uso.

Le celle frigorifere sono ideali per lo stoccaggio di apparecchiature più grandi che dovrebbero funzionare a basse temperature, come le unità di cromatografia liquida.

I congelatori di laboratorio hanno una temperatura da -20 ° C a -196 ° C per i congelatori criogenici.

Per la conservazione di acidi nucleici e reagenti, come l'enzima di restrizione, -20 °C è la scelta appropriata. Al momento della rimozione dal congelatore, i campioni e i reagenti devono essere conservati sul ghiaccio.

I congelatori a -80°C e criogenici sono adatti per la conservazione di tessuti e cellule congelati per un lungo periodo di tempo dopo la crioconservazione in azoto liquido. Il ghiaccio secco viene generalmente utilizzato per trasportare campioni prelevati da congelatori a -80 °C.

La crioconservazione è un termine che si riferisce alla conservazione a lungo termine dei tessuti o persino delle cellule viventi. A temperature sotto lo zero tutta l'attività biologica, comprese le reazioni che degradano il campione, viene effettivamente interrotta.

Quando si congelano cellule e tessuti viventi, possono formarsi cristalli di ghiaccio, portando a disidratazione e danni cellulari, nonché all'accumulo di molecole di soluto a concentrazioni dannose.

Il congelamento a scatto o flash è il processo mediante il quale i campioni biologici vengono rapidamente immersi in azoto liquido o in una miscela di ghiaccio secco ed etanolo, in modo che grandi cristalli di ghiaccio non possano formarsi e danneggiare le cellule. I crioprotenzienti possono anche essere usati come additivo per ridurre la formazione di ghiaccio.

In alternativa al congelamento flash, le macchine possono essere utilizzate per controllare lentamente il processo di congelamento, necessario per crioconservare gli embrioni di pecora che vedete qui.

Recentemente, la vitrificazione è stata introdotta come metodo per crioconservare cellule e tessuti senza alcun danno dovuto ai cristalli di ghiaccio. Questo processo trasforma il liquido nel campione in un solido vetroso non cristallino attraverso un rapido raffreddamento in presenza di alcuni crioprotezioni.

Hai appena visto l'introduzione di JoVE al raffreddamento di campioni e reagenti di laboratorio.

In questo video abbiamo esaminato diversi tipi di agenti e apparecchiature di raffreddamento ed esempi di quando utilizzare ciascun metodo di raffreddamento. Abbiamo anche introdotto diversi modi per crioconservare campioni biologici. Grazie per l'attenzione.