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Concept
Cryoprotectant
Résumé
A cryoprotectant is a substance used to protect biological tissue from freezing damage (i.e. that due to ice formation). Arctic and Antarctic insects, fish and amphibians create cryoprotectants (antifreeze compounds and antifreeze proteins) in their bodies to minimize freezing damage during cold winter periods. Cryoprotectants are also used to preserve living materials in the study of biology and to preserve food products.
For years, glycerol has been used in cryobiology as a cryoprotectant for blood cells and bull sperm, allowing storage in liquid nitrogen at temperatures around −196°C. However, glycerol cannot be used to protect whole organs from damage. Instead, many biotechnology companies are researching the development of other cryoprotectants more suitable for such uses. A successful discovery may eventually make possible the bulk cryogenic storage (or "banking") of transplantable human and xenobiotic organs. A substantial step in that direction has already occurred. Twenty-First Century Medicine has vitrified a rabbit kidney to -135 °C with their proprietary vitrification cocktail. Upon rewarming, the kidney was successfully transplanted into a rabbit, with complete functionality and viability, able to sustain the rabbit indefinitely as the sole functioning kidney.
Cryoprotectants operate by increasing the solute concentration in cells. However, in order to be biologically viable they must easily penetrate and must not be toxic to cells.
Some cryoprotectants function by lowering the glass transition temperature of a solution or of a material. In this way, the cryoprotectant prevents actual freezing, and the solution maintains some flexibility in a glassy phase. Many cryoprotectants also function by forming hydrogen bonds with biological molecules as water molecules are displaced. Hydrogen bonding in aqueous solutions is important for proper protein and DNA function. Thus, as the cryoprotectant replaces the water molecules, the biological material retains its native physiological structure and function, although they are no longer immersed in an aqueous environment.
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Publications associées (10)
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Concepts associés (6)
Cryoconservation
La cryoconservation, appelée aussi cryosuspension, cryofixation ou cryopréservation, est un procédé où des cellules ou tissus entiers sont conservés en les refroidissant à très basse température, typiquement ou (le point d'ébullition de l'azote liquide). À ces températures extrêmement basses, toute activité biologique est suspendue, y compris les réactions biologiques qui provoqueraient la mort cellulaire.
Cryobiologie
La cryobiologie est une discipline scientifique étudiant le comportement des êtres vivants à de basses températures. Le terme « cryobiologie » vient du grec κρύος [kryos], « le froid », βίος [bios], « la vie », et λόγος [logos] signifiant globalement « parole », « discours » ou « relation ». La cryobiologie a permis de mettre au point la cryoconservation, afin de conserver des tissus vivants à de très basses températures (azote liquide : −196 °C ).
Solidification
La solidification est l'opération (plus ou moins réversible) au cours de laquelle un liquide passe à l'état solide. Cela peut se faire par refroidissement (cas le plus courant), par augmentation de la pression, par cristallisation, par catalyse ou bien par une combinaison de ces phénomènes. La congélation peut aussi permettre la solidification de certains fluides (l'eau par exemple). La solidification de l'eau se fait à une température de .