Создание технологии и аппаратуры для криоконсервирования эмбрионов крупного рогатого скота

Saved in:
Bibliographic Details
Published in:Проблемы криобиологии и криомедицины
Date:2003
Main Author: Снурников, А.С.
Format: Article
Language:Russian
Published: Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України 2003
Subjects:
Online Access:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/138480
Tags: Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:Создание технологии и аппаратуры для криоконсервирования эмбрионов крупного рогатого скота / А.С. Снурникова // Проблемы криобиологии. — 2003. — № 4. — С. 91–94. — Бібліогр.: 11 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
_version_ 1860005380613996544
author Снурников, А.С.
author_facet Снурников, А.С.
citation_txt Создание технологии и аппаратуры для криоконсервирования эмбрионов крупного рогатого скота / А.С. Снурникова // Проблемы криобиологии. — 2003. — № 4. — С. 91–94. — Бібліогр.: 11 назв. — рос.
collection DSpace DC
container_title Проблемы криобиологии и криомедицины
first_indexed 2025-12-07T16:38:32Z
format Article
fulltext 91ПРОБЛЕМЫ КРИОБИОЛОГИИ 2003, №4 PROBLEMS OF CRYOBIOLOGY 2003, №4 Создание технологии и аппаратуры для криоконсервирования эмбрионов крупного рогатого скота А.С. СНУРНИКОВ Институт проблем криобиологии и криомедицины НАН Украины, г. Харьков Designing the Technique and Equipment for Cattle Embryos Cryopreservation SNURNIKOV A.S. Institute for Problems of Cryobiology and Cryomedicine of the National Academy of Sciences of the Ukraine, Kharkov Адрес для корреспонденции: Снурников А.С. Институт проблем криобиологии и криомедицины НАН Украины,ул. Переяславская, 23, г. Харьков, Украина 61015; тел.:+38 (057) 772-20-07, факс: +38 (057) 772-00-84, e-mail: cryo@online.kharkov.ua Address for correspondence: Snurnikov A.S., Institute for Problems of Cryobiology&Cryomedicine of the Natl. Acad. Sci. of Ukraine, 23, Pereyaslavskaya str.,Kharkov, Ukraine 61015; tel.:+38 (057) 7722007, fax: +38 (057) 7720084, e-mail:cryo@online.kharkov.ua КРИОГЕННОЕ ОБОРУДОВАНИЕ CRYOGENIC EQUIPMENT УДК: 57.086.13:591.3:636.2 UDC: 57.086.13:591.3:636.2 Ускоренное воспроизводство высокопро- дуктивных сельскохозяйственных животных, повышение элитности крупного рогатого скота (КРС) стало возможным благодаря разработке и внедрению технологии трансплантации эмбри- онов. На этом пути пришлось решить комплекс задач по установлению условий поддержания жизни яйцеклеток и эмбрионов вне организма: создание сред с определенным составом солей, сахаров, аминокислот, растворимых гормонов; разработка различного оборудования для поиска, иденти- фикации, оценки, инкубации и криоконсервирования эмбрионов [4-11]. В 1984 г. на основе теоретических разработок метод трансплантации эмбрионов КРС с учетом зарубежного опыта стали внедрять в практику: было создано 22 центра при НИИ и более 50 станций в животноводческих хозяйствах. Срав- нительные исследования замораживателей эмбрионов КРС фирмы КАССУ ( Франция ), ПЛАНЕР БИОМЕД (Англия) и СКТБ с ОП ИПКиК НАН (Украина), проведенные в Институте животноводства (г.Подольск, Московской обл.) в 1988 году, показали, что замораживатели типа ЗЕМ Украинского производства дешевле зарубежных в 3-5 раз, существенно проще в обслуживании и надежнее в эксплуатации, устойчивы к изменению напряжения в сети. Это позволило Госагропрому СССР прекратить закупки замораживателей за рубежом. В 1988-1990 гг. Опытным производством института было изготовлено более 90 прог- раммных замораживателей эмбрионов КРС, которые поставлялись на станции трансплантации и в НИИ. Замораживатель ЗЕМ [1-3] состоит из камеры замораживания, блока программного охлаждения An increased breeding of highly productive farm animals, the rise of cattle elite level have become possible due to the elaboration and introduction into practice of the technology of their embryos transplantation. When passing this way we had to solve a number of tasks on maintaining the life conditions of the oocytes and embryos outside an organism: creating the media with a distinct composition of salines, sugars, amino acids, soluble hormones; designing the equipment for the search, identification, evaluation and embryo cryo- preservation [4-11]. Since 1984 basing on theoretical elaborations considering the international experience the method of cattle embryo (CE) transplantation was intro- duced into practice: there were created 22 centers at R&D Institutes and more than 50 stations at cattle farms. Comparative trials of cattle embryo freezers of PLANER BIOMED (UK), CASSOU (France) and Special Design Bureau with Experimental Unit of the Institute for Problems of Cryobiology and Cryomedicine performed at the Institute of cattle breeding (Podolsk, Moscow region) in 1988 have demonstrated the freezers of Ukrainian production to be 3-5 times cheaper, easier in the use and more reliable and resistant to the voltage change. This fact allowed the State Agricultural Industrial Committee to stop purchasing the freezers from abroad. In 1988-1990 the Experimental production unit of the Institute produced more than 90 programmable freezers for CE, delivered to the transplantation stations and R&D Institutes. ZEM freezer [1-3] consists of a freezing chamber, the block of programmable cooling and the system of the coolant supply. The absence of moving elements in a coolant zone allowed to increase its reliability and the term of use of the 92ПРОБЛЕМЫ КРИОБИОЛОГИИ 2003, №4 PROBLEMS OF CRYOBIOLOGY 2003, №4 и системы снабжения хладоагентом. Отсутствие подвижных элементов в зоне хладоагента поз- волило повысить надёжность и долговечность оборудования. В камере замораживания, разме- щенной в горловине сосуда Дьюара, используется газовая фаза азота. Несмотря на то что не используется холод газообразования, это не приводит к увеличению расхода хладоагента, так как его потери на компенсацию внешних теплопритоков сведены к минимуму. Отсутствие интенсивного теплообмена было компенсировано размещением ампул или пайет в укладке, изготовленной из материала с высокой теплопроводностью, что обеспечило достаточную для практических целей иден- тичность условий для каждого замораживаемого эмбриона. Информация о текущем значении температуры снимается с термометра сопротивления, распо- ложенного в камере, и подается на регулятор, выходное импульсное напряжение - на нагреватель в сосуде Дьюара. Длительность импульсов пос- тоянной амплитуды и частоты формируется регулятором в зависимости от сигнала рассог- ласования между термометром сопротивления и задающим программирующим устройством регулятора. Характерной особенностью устройства для замораживания эмбрионов является необходи- мость искусственного инициирования кристал- лизации криопротектора, чтобы избежать гибели биообъектов. Известные методы (внесение переохлажденного кристаллика, применение эле- ментов Пельтье, переохлажденной детали и т. д.) оказались малоэффективными, так как температура инициирования кристаллизации выбирается и устанавливается на регуляторе оператором. Различные теплофизические свойства крио- протекторов в связи с различной степенью очистки, например глицерина, приводят часто к тому, что температура инициирования выбирается непра- вильно. Это вызывает гибель эмбрионов или снижает их жизнеспособность после замо- раживания. Наиболее щадящим для эмбрионов режимом является такое инициирование, при котором кристаллизация происходит без переохлаждения и последующего отогрева криопротектора. Такой режим был достигнут в конструкции камеры, у которой верхняя часть ампул или пайет находится в постоянно переохлажденной по сравнению с укладкой зоне; кристаллы в верхней части ампул или пайет зарождаются уже при положительных температурах и рост их в основную часть криопротектора начинается при достижении их верхнего значения температурного гистерезиса equipment. In a freezing chamber located in a Dewar neck, a nitrogen gas phase is used. Despite the fact that gas-formation cold is not used, it does not result in the rise of coolant expenditure, as its expenditures for compensation of an outer heat influx are minimized. The absence of an intensive heat-exchange was compensated by storage of the ampoules or straws in a cassette made of the material with a high heat conductivity, that provided the sufficient for practical aim identical conditions for each of the embryos being frozen. The data on current temperature is recorded using the resistance thermometer located in the chamber and is supplied to the regulator, the output impulse voltage, a heater in Dewar vessel. The impulse duration of constant amplitude and frequency is formed by a regulator depending upon the error signal between the resistance thermometer and the main programmable device of the regulator. The necessity of artificial initiating of the cryoprotectant crystallization to avoid the death of bioobjects is known to be the characteristic feature of the embryo freezing device. The existing methods (introduction of over-cooled crystal, use of Peltier elements, an overcooled detail etc.) occurred to be slightly efficient as the temperature of initiation crystallization is selected and set in the regulator by an operator. Different thermophysical properties of cryoprotectants due to various purification degree, for example, of glycerol, have often resulted in the fact that the initiation temperature is wrongly selected. It causes the embryos death or decreases their viability following freezing. A kind of initiation at which crystallization occurs with no overcooling and further thawing of cryoprotectant is the mildest regimen for embryos. Such a regimen was achieved in the chamber design in which the top of the ampoules or straws was always in a constantly overcooled zone comparing to the one of cassette; crystals at the top of the ampoules or straws appeared even at positive temperatures and their growth into the main part of a cryoprotectant starts when the highest degree of their temperature hysteresis independently on the cryoprotectant’s thermophysical properties reaches their upper value. In such a way the errors in the regulator when setting the program are excluded, and the freezing process is getting absolutely automatic. The process of crystal formation is recorded in thermograms and visually. Main technical characteristics of ZEM freezers: Coolant - liquid nitrogen; Interval for the temperature regulation: 40…..-160°C; Range of cooling rates: -0.1…30°C/min; Cooling rate – 93ПРОБЛЕМЫ КРИОБИОЛОГИИ 2003, №4 PROBLEMS OF CRYOBIOLOGY 2003, №4 независимо от теплофизических свойств крио- протектора. Таким образом, исключаются ошибки при наборе программы в регуляторе, а процесс замораживания становится полностью авто- матическим. Процесс кристаллообразования фиксируется по термограммам и визуально. Основные характеристики замораживателей ЗЕМ: холодоноситель – жидкий азот; интервал регулирования температуры – 40…-160°С; диапазон скоростей охлаждения – 0,1 … 30°С/мин; режим охлаждения – автоматический по много- этапным программам. Замораживатели ЗЭМ обеспечивают: 1) автоматическое инициирование кристал- лизации в щадящем для эмбрионов режиме: без переохлаждения и отогрева независимо от теплофизических свойств криопротектора; камера замораживания – одновременное замораживание эмбрионов, которые размещены в 7 пластиковых ампулах или 21 соломинке диаметром 2 мм, с обеспечением достаточной для практической цели идентичностью условий для каждого эмбриона; 2) технологичность, долговечность и высокую надежности замораживателя из-за отсутствия подвижных частей (двигателей, клапанов, реле давления и т.д.); 3) безопасность обслуживающего персонала без применения специальных мер из-за отсутствия в открытом сосуде Дьюара избыточного давления в процессе работы; 4) высокую степень автоматизации управления работой замораживателя, снижение требований к квалификации обслуживающего персонала; 5) возможность выполнять работы как в стационарных, так и мобильных условиях, в том числе на животноводческих фермах; 6) расход жидкого азота не более 400 г на программу, что позволяет без дозаправки сосуда Дьюара типа Х-34 провести в течение месяца 15- 20 циклов замораживания эмбрионов. Потребляемая мощность не более 50 ВТ при питании от однофазной сети 220 В. Габариты блока управления – 300×150×250 мм. С 1991 года в связи с экономическими труд- ностями выпуск программных замораживателей эмбрионов КРС был прекращен. В настоящее время замораживатели типа ЗЕМ на станциях трансплантации исчерпали ресурс работы. В последние годы СКТБ с ОП института усовершенствовало технологию и аппаратуру для криоконсервирования на основе применения сов- ременной элементной базы и дизайна. Изготовлена опытная партия мобильных замораживателей, преимуществами которых являются режим замо- раживания по стандартным программам (не менее automatic on multi-step programs. ZEM freezers provide: 1) Automatic initiation of the crystallization in a mild regimen for the embryos: with no overcooling and thawing independently on thermophysical properties of cryoprotectant; freezing chamber - simultaneous freezing of the embryos placed into 7 plastic ampoules or in 21 straws with 2 mm diameter providing with the practical aim the sufficient identity of the conditions for every embryo; 2) high technological characteristics, long-term usage and extra reliability of the freezer due to the absence of movable parts (engines, valves, the pressure relays etc.); 3) the personnel safety providing with no the special measures applied due to the absence of an excessive pressure in an open Dewar vessel; 4) high automatization level of the freezing control that provides the decrease of the re- quirements to the personnel qualification; 5) possibility to perform the work both under stationary and mobile conditions, as well as at cattle farms; 6) liquid nitrogen expenditure of not more than 400g per programme that allows to perform up to 15-20 cycles of embryo freezing within a month with no refilling the X-34 type Dewar vessel. Power consumption of not more than 50Vt at power supply of 220V. Parameters of the control block: 300×150×250mm Since 1991 the production of programmable embryo freezers was stopped because of the economic difficulties. Such freezers nowadays have exhausted themselves. Within the recent years at a SDTB with EU at the Institute there has been improved the equipment for cryopreservation basing on the application of modern elements’ and design base. There was produced an experimental series of mobile freezers with a freezing regimen according to the standard programs (not less than 10 programs with 16 stages in each of them), crystallization with a mild regimen for an embryo, the absence of movable details, valves, pressure relays, that provides the tech- nological characteristics and high reliability. Microprocessor control system of the cryobank allows to provide the reliability of cattle embryos long term storage. Cryopreservation technology for cattle embryos, the equipment for cryopreservation, embryos’ long- term storage and transportation can be introduced into practice of R&D Institutes of the National Academy of Agricultural Sciences of Ukraine, Ukrainian Agricultural University, stock-breeding stations with the aim of embryo transplantation. Mo- bile programmable freezers may be recommended 94ПРОБЛЕМЫ КРИОБИОЛОГИИ 2003, №4 PROBLEMS OF CRYOBIOLOGY 2003, №4 10 программ по 16 этапов в каждой), прохождение кристаллизации в щадящем для эмбриона режиме, отсутствие подвижных частей (двигателя, клапанов, реле давления), что обеспечивает технологичность, высокую надёжность. Микро- процессорная система управления криобанком позволяет обеспечивать надежность длительного хранения эмбрионов КРС. Технология криоконсервирования эмбрионов КРС, аппаратура для криоконсервирования, длительного хранения и транспортировки эмб- рионов могут быть внедрены в научно-иссле- довательских институтах Национальной академии аграрных наук Украины, Украинском аграрном университете, на племенных станциях для трансплантации эмбрионов. Мобильные програм- мные замораживатели могут быть рекомендованы для НИИ и племенных станций России, Ка- захстана, Болгарии, Венгрии, Словакии, Литвы, куда в 1988-1990 гг. поставлялись предыдущие мо- дификации. for R&D Institutes and stock-breeding stations in Ukraine, Russia, Kazakhstan, Bulgaria, Slovakia, Lithuania, where within 1988-1990 the previous modifications of the device were supplied. References Grischenko V.I., Snurnikov A.S. New technologies in cryobiology and cryomedicine// Kholodilnoe delo.– 1998.– N2.– P.20-21. Dakhno F.V., Groshevoj M.J., Snurnikov A.S., Tel’nuk V.N. Modern equipment for mammalian embryos cryopreservation // Problems of cryobiology.– 1991.– N1.– P. 50-54. Snurnikov A.S., Polonchuk A.M. Development of technical means for scientific research and its practical application in cryobiology and cryomedicine // Problems of Cryobiology.– 1997.– N1-2.– Р. 54-60. Authors certificate 1303796 USSR. IIC F25 D 3/10. Freezing device for Biomaterials/ A.D. Shvets, V.N. Tel’nuk (SRSR).– N3979999/31-13. Accepted in 25.11.85. Published in 15.04.87. Bulletin N14.– P. 157. Authors Certificate 1354004. USSR. IICF25 D 3/10. Freezing device for biomaterials/ A.D.Shvets, A.N. Novikov, M.I. Groshevoy, V.N. Tel’nuk (USSR) N3980000/31-13. Submitted in 25.11.85. Published in 23.11.87. Bul. N43. – P. 140. Author’s Certificate 1421953 USSR. IIC F25 D 3/10. Freezing device for biological materials/ V.P. Pyasetsky, V.N. Tel’nuk, V.A. Vyrvich (USSR) N4172440/28-13. Submitted in 24.12.86. Published in 07.09.88. Bul.N33.– P. 142. Author’s Certificate 1336429, USSR. IIC F25 D 3/10. Freezing chamber for bioobjects/ V.P. Pyasetsky, S.I. Tkachenko (USSR) N4110612/31-13. Submitted in 13.06.86. Published 23.12.88 Bul. N47.– P. 180. Author’s certificate 1446430 USSR. IIC F25 D 3/10. Freezing chamber for cryoobjects/ V.P. Pyasetsky, S.I. Tkachenko (USSR) N4110612/31-13. Submitted in 13.06.86. Published in 23.12.88. Bul. N47.- P. 181. Author’s Certificate 17825 USSR. IIC A61 D 19/04. Freezing method for embryos and oocytes/ F.I. Ostashko, N.D. Bezugly, E.G. Valigura (USSR), N4855540/15. Submitted in 30.07.90. Published in 23.12.92. Bul. N47.– P. 35. Author’s Certificate N1659040 USSR. IIC A62 D 19-02. Device for the embryo freezing. F.I. Ostashko, N.D. Bezugly, N4652166. Submitted in 20.02.89. Published in 30.06.91, Bul. N 24.– P. 33. Patent of Ukraine N5449. IIC A61 D 19-00. Embryo freezing device/ F.I. Ostashko, M.D. Bezugly, K.T. Valigura, L.V. Gorbunov. Published in 28.12.94, N7-1.– P. 339. Accepted in 09.10.2003 Литература Грищенко В.И., Снурников А.С. Новые технологии в криобиологии и криомедицине// Холодильное дело.– 1998.– №2. – С. 20- 21. Дахно Ф. В. , Грошевой М. И., Снурников А. С., Тельнюк В.Н. Современная аппаратура для криоконсервации эмбрионов млекопитающих // Пробл. криобиологии.– 1991.– № 1.– С. 50-54. Снурников А.С., Полончук А.М. Разработка технических средств для научных исследований и практического применения в криобиологии и криомедицине // Пробл. криобиологии.– 1997.– №1-2.– С. 54-60. А.с. 1303796 СССР МКИ F25 D 3/10. Устройство для замораживания биоматериалов/ А.Д.Швец, В.Н.Тельнюк (СССР).– №3979999/31-13. Заявлено 25.11.85. Опубл. 15.04.87. Бюл. № 14.– С. 157. А.с. 1354004 СССР. МКИ F25 D 3/10. Устройство для замораживания биологических объектов/ А.Д.Швец, А.Н. Новиков, М.И. Грошевой, В.Н. Тельнюк. (СССР) №3980000/ 31-13. Заявлено 25.11.85. Опубл. 23.11.87. Бюл. № 43.– С. 140. А.с. 1421953 СССР МКИ F25 D 3/10. Устройство для замо- раживания биологических материалов/ В.П.Пясецкий, В.Н. Тельнюк, В.А. Вырвич. (СССР) № 4172440/28-13. Заявлено 24.12.86. Опубл. 7.09.88. Бюл. №33.– С. 142. А.с. 1446429 СССР МКИ F25 D 3/10. Камера для замораживания биообъектов/ В.П.Пясецкий, С.И.Ткаченко (СССР). №4110612/31-13. Заявлено 13.06.86. Опубл. 23.12.88 Бюл. №47.– С. 180. А.с. 1446430 СССР МКИ F25 D 3/10. Камера для замораживания биообъектов/ В.П.Пясецкий, С.И.Ткаченко (СССР) №4110612/31-13. Заявлено 13.06.86. Опубл. 23.12.88 Бюл. №47.– С. 181. А.с. 1782568 СССР МКИ A61 D 19/04. Способ замораживания эмбрионов или яйцеклеток / Ф.И.Осташко, Н.Д. Безуглый, Е.Г. Валигура (СССР)№4855540/15. Заявлено 30.07.90. Опубл. 23.12.92. Бюл. №47.– С. 35. А.с. №1659040 СССР МКИ A62 D 19-02. Устройство для замораживания зародышей / Ф.И.Осташко, Н.Д.Безуглый. №4652166. Заявлено 20.02.89. Опубл. 30.06.91 Бюл. №24.– С. 33. Пат. №5449 Україна. МКВ A61 D 19-00. Установка для заморожування зародків/ Ф.І. Осташко, М.Д. Безуглый, К.Г. Валігура, Л.В. Горбунов. №94250621 пр. СРСР 29.03.91. Опубл. 28.12.94 Бюл. №7-1.– С. 3.39. Поступила 09.10.2003 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11.
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-138480
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn 0233-7673
language Russian
last_indexed 2025-12-07T16:38:32Z
publishDate 2003
publisher Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України
record_format dspace
spelling Снурников, А.С.
2018-06-19T07:33:29Z
2018-06-19T07:33:29Z
2003
Создание технологии и аппаратуры для криоконсервирования эмбрионов крупного рогатого скота / А.С. Снурникова // Проблемы криобиологии. — 2003. — № 4. — С. 91–94. — Бібліогр.: 11 назв. — рос.
0233-7673
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/138480
57.086.13:591.3:636.2
ru
Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України
Проблемы криобиологии и криомедицины
Криогенное оборудование
Создание технологии и аппаратуры для криоконсервирования эмбрионов крупного рогатого скота
Designing the Technique and Equipment for Cattle Embryos Cryopreservation
Article
published earlier
spellingShingle Создание технологии и аппаратуры для криоконсервирования эмбрионов крупного рогатого скота
Снурников, А.С.
Криогенное оборудование
title Создание технологии и аппаратуры для криоконсервирования эмбрионов крупного рогатого скота
title_alt Designing the Technique and Equipment for Cattle Embryos Cryopreservation
title_full Создание технологии и аппаратуры для криоконсервирования эмбрионов крупного рогатого скота
title_fullStr Создание технологии и аппаратуры для криоконсервирования эмбрионов крупного рогатого скота
title_full_unstemmed Создание технологии и аппаратуры для криоконсервирования эмбрионов крупного рогатого скота
title_short Создание технологии и аппаратуры для криоконсервирования эмбрионов крупного рогатого скота
title_sort создание технологии и аппаратуры для криоконсервирования эмбрионов крупного рогатого скота
topic Криогенное оборудование
topic_facet Криогенное оборудование
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/138480
work_keys_str_mv AT snurnikovas sozdanietehnologiiiapparaturydlâkriokonservirovaniâémbrionovkrupnogorogatogoskota
AT snurnikovas designingthetechniqueandequipmentforcattleembryoscryopreservation