Criobiología y criopreservación

Criobiología:

Parte de la Biología que estudia los efectos producidos por las bajas temperaturas en células, tejidos, órganos y organismos vivos.

Tiempo biológico:

Consecuencia del frio y ciertas reacciones bioquímicas ya que prolongan el tiempo ralentizando estas reacciones.

Criobiología y criopreservación:

Se pueden producir variaciones en propiedades químicas, térmicas y eléctricas, alterando así las membranas celulares, organelos y las interacciones célula-célula al criopreservar.

Criopreservación:

Proceso en el cual células o tejidos son congelados a bajas temperaturas (-80ºC y -196ºC) para disminuir funciones vitales de la célula y organismos y mantener en condiciones de vida suspendida. A estas temperaturas todas las actividades biológicas quedan en suspensión incluida las que producirían la muerte celular. Este método busca alcanzar bajas temperaturas sin causar daños adicionales causados por la formación de hielo.

Agentes crioprotectores:

Crioprotectores: Sustancia hidrosoluble que modifica las propiedades fisicoquímicas de las soluciones acuosas presentes en la materia viva.

Funciones principales:

Deshidratación celular rápida. Amortiguar el efecto de la alta concentración de solutos en el interior de la célula u organismo a criopreservar.

Mecanismos de acción:

1. El agua fluye a través de la membrana semipermeable hasta el exterior celular (aumenta la concentración de sales en el interior). 2. Al estar más concentrada la disolución salina intracelular, la temperatura a la que se formará el hielo desciende (será más difícil que el agua de dentro de la célula se congele y dañe estructuras). Las altas concentraciones de crioprotectores pueden ser tóxicas.

Condiciones particulares:

Los crioprotectores se catalogan en base a diversos criterios: Grado de protección al cristal de agua. Toxicidad química que pueden tener sobre las células. Velocidad para penetrar tejidos.

Tipos:

Vista bioquímica: Alcoholes (Metanol, etanol, propanol) Azúcares (Glucosa, lactosa, sacarosa, DMSO). Permeabilidad celular: Penetrantes (Sustancia con alto peso molecular, efectivas a velocidades altas de congelación, y su característica es que su acción protectora deshidrata rápido las células (Sacarosa, glucosa, PVP). No penetrantes (Sustancia con poco peso molecular, penetran en el interior de la célula y actúan deshidratando la célula por sustitución del agua intracelular, amortiguando la concentración de solutos en el medio, impidiendo la formación de cristales en el interior (DMSO, glicerol, etilenglicol). DMSO: Solvente bipolar aprótico, hidrosoluble y de bajo peso molecular. Su acción crioprotectora se atribuye principalmente a su habilidad de prevenir acumulación excesiva de electrolitos y otras sustancias durante el proceso de congelamiento, y la formación de cristales de hielo que rompen la estructura de la membrana. Su bajo peso molecular permite la entrada rápida a través de la membrana celular.

Condiciones particulares de la congelación:

Las sustancias crioprotectoras a temperatura ambiente son tóxicas para el tejido, por lo que durante la congelación se deben respetar unos tiempos de exposición del material a 4°C, para que el producto penetre sin alcanzar los niveles tóxicos.

Cuándo y a qué congelar:

Para asegurar la viabilidad celular se congela en el momento de crecimiento logarítmico o exponencial de las mismas.

Cómo congelar:

3 parámetros (Medio de congelación: Medio completo (DMEM 10% FBS o FBS con 10% de crioprotectores). Tiempo: Es importante que el proceso de congelación comience inmediatamente después de la adición del medio. Velocidad de congelación: Debe ser lento y progresivo para evitar la formación de cristales de hielo.