Влияние ряда криопротекторов на механизмы роста внеклеточных кристаллов льда
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Проблемы криобиологии |
|---|---|
| Дата: | 2012 |
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України
2012
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/68536 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Влияние ряда криопротекторов на механизмы роста внеклеточных кристаллов льда / Л.Г. Кулешова // Проблемы криобиологии. — 2012. — Т. 22, № 3. — С. 246. — рос., англ. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859845414657720320 |
|---|---|
| author | Кулешова Л.Г. |
| author_facet | Кулешова Л.Г. |
| citation_txt | Влияние ряда криопротекторов на механизмы роста внеклеточных кристаллов льда / Л.Г. Кулешова // Проблемы криобиологии. — 2012. — Т. 22, № 3. — С. 246. — рос., англ. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Проблемы криобиологии |
| first_indexed | 2025-12-07T15:38:42Z |
| format | Article |
| fulltext |
246
Влияние ряда криопротекторов на механизмы роста внеклеточных кристаллов льда
Л.Г. КУЛЕШОВА
Институт проблем криобиологии и криомедицины НАН Украины, г. Харьков
Influence of Several Cryoprotectants on Mechanisms of Extracellular Ice Crystal Growth
L.G. KULESHOVA
Institute for Problems of Cryobiology and Cryomedicine
of the National Academy of Sciences of Ukraine, Kharkov, Ukraine
As cryomicroscopic investigations which were carried
out by us showed, depending on a mode of cooling and
structure of extracellular environment in suspension, and
also as a result of phase transition in it extracellular ice of
various morphology was formed. Moreover the survival of
frozen-thawed cells depends on a form and size of extra-
cellular crystals as the structure of extracellular ice influences
the character of mass transfer between cells and environ-
ment. In its turn, the morphological structure of ice which
was formed during freezing was determined by the mecha-
nism of its growth. The distinctive feature of the known
mechanisms of growth of crystals is various dependence
of linear growth rate of a crystal face ν from system super-
cooling ∆Т.
In the research a linear growth rate of ice crystals as the
function of supercooling is studied in the model of extra-
cellular environment, which represents the solution of
lyophilized human blood, containing cryoprotectants EG,
DMSO, PEG m.w. 1500 and PVP m.w. 12000. It is established
that irrespective of cryoprotectant type, its concentration
and value of extracellular solution supercooling, analytical
dependence of linear growth rate of ice crystals is mainly
presented by two components. It indicates the realization
in the system of two mechanisms of growth simultaneously:
normal (ν~∆Т) and dislocational (ν~∆Т). The increase in
concentration of cryoprotectant in solution leads to in-
hibition of both normal and dislocational growth compo-
nents. Thus the dislocational component is more sensitive
to existence of cryoprotectant in solution, than normal one.
By degree of inhibition of normal growth component,
cryoprotectants are in a row EG > PEG -1500 > DMSO >
PVP-12000 and dislocational component in a row EG >
DMSO > PVP-12000 > PEG-1500. The values of critical
supercoolings ∆Тc at which the contribution to linear
growth rate of ice crystals of both mechanisms is identical
are estimated and the areas of supercoolings where one of
them prevails are found. Prevalence of this or that mechanism
of formation of extracellular morphological ice structure
influences the safety of biological objects. As at the dis-
locational mechanism a linear growth rate of ice crystals is
more than at normal one, the fast increase of osmotic pres-
sure gradient on a membrane caused by freezing-out of extra-
cellular water, can cause the death of a cell even in tempera-
ture zone of primary crystal structure formation. Herewith
the expediency of maximum inhibition of this growth
component, as it was established, is most effectively achie-
ved, when an extracellular environment contains EG.
problems
of cryobiology
Vol. 22, 2012, №3
проблемы
криобиологии
Т. 22, 2012, №3
Как показали проведенные нами ранее криомикро-
скопические исследования в зависимости от режима
охлаждения и состава внеклеточной среды в суспензии,
а также в результате фазового перехода в ней форми-
руется внеклеточный лед различной морфологии. При
этом сохранность замороженных клеток зависит от фор-
мы и размера внеклеточных кристаллов, поскольку струк-
тура внеклеточного льда оказывает влияние на характер
массообмена между клетками и окружающей их средой.
В свою очередь, формирующаяся при замораживании
морфологическая структура льда определяется механиз-
мом ее роста. Отличительным признаком известных
механизмов роста кристаллов является различная зави-
симость линейной скорости роста грани кристалла ν от
переохлаждения системы ∆Т.
В работе линейная скорость роста кристаллов льда
как функция переохлаждения изучена на модели вне-
клеточной среды, который представляет собой раствор
лиофилизированной плазмы крови человека, содержа-
щий криопротекторы ЭГ, ДМСО, ПЭГ м.м. 1500 и ПВП
м.м. 12000. Установлено, что независимо от вида крио-
протектора, его концентрации и величины переохлаж-
дения внеклеточного раствора аналитическая зависи-
мость линейной скорости роста кристаллов льда пре-
имущественно представлена двумя слагаемыми. Это
указывает на реализацию в системе одновременно двух
механизмов роста: нормального (ν~∆Т ) и дислокацион-
ного (ν~∆Т2). Увеличение концентрации криопротектора
в растворе приводит к ингибированию как нормальной,
так и дислокационной составляющих роста. При этом
дислокационная составляющая более чувствительна к
наличию криопротекторов в растворе, чем нормальная.
По степени ингибирования нормальной составляющей
роста криопротекторы располагаются в ряд ЭГ > ПЭГ-
1500 > ДМСО > ПВП-12000, а дислокационной составляю-
щей – в ряд ЭГ > ДМСО > ПВП-12000 > ПЭГ-1500. Оце-
нены величины критических переохлаждений ∆Тк, при
которых вклад в линейную скорость роста кристаллов
льда обоих механизмов одинаков, и определены те облас-
ти переохлаждений, где превалирует один из них. Пре-
обладание того или иного механизма формирования
внеклеточной морфологической структуры льда ока-
зывает влияние на сохранность биологических объектов.
Поскольку при дислокационном механизме линейная
скорость роста кристаллов льда больше, чем при нор-
мальном, быстрое увеличение градиента осмотического
давления на мембране, обусловленное выморажива-
нием внеклеточной воды, может привести к гибели клет-
ки уже в температурной зоне формирования первичной
кристаллической структуры. Отсюда следует целесооб-
разность максимального ингибирования этой состав-
ляющей роста, что, как установлено, наиболее эффектив-
но достигается при содержании во внеклеточной среде
ЭГ.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-68536 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0233-7673 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T15:38:42Z |
| publishDate | 2012 |
| publisher | Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Кулешова Л.Г. 2014-09-26T15:13:36Z 2014-09-26T15:13:36Z 2012 Влияние ряда криопротекторов на механизмы роста внеклеточных кристаллов льда / Л.Г. Кулешова // Проблемы криобиологии. — 2012. — Т. 22, № 3. — С. 246. — рос., англ. 0233-7673 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/68536 ru Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України Проблемы криобиологии Общие вопросы криобиологии Влияние ряда криопротекторов на механизмы роста внеклеточных кристаллов льда Influence of Number of Cryoprotectants on Growth Mechanisms of Extracellular Ice Crystals Article published earlier |
| spellingShingle | Влияние ряда криопротекторов на механизмы роста внеклеточных кристаллов льда Кулешова Л.Г. Общие вопросы криобиологии |
| title | Влияние ряда криопротекторов на механизмы роста внеклеточных кристаллов льда |
| title_alt | Influence of Number of Cryoprotectants on Growth Mechanisms of Extracellular Ice Crystals |
| title_full | Влияние ряда криопротекторов на механизмы роста внеклеточных кристаллов льда |
| title_fullStr | Влияние ряда криопротекторов на механизмы роста внеклеточных кристаллов льда |
| title_full_unstemmed | Влияние ряда криопротекторов на механизмы роста внеклеточных кристаллов льда |
| title_short | Влияние ряда криопротекторов на механизмы роста внеклеточных кристаллов льда |
| title_sort | влияние ряда криопротекторов на механизмы роста внеклеточных кристаллов льда |
| topic | Общие вопросы криобиологии |
| topic_facet | Общие вопросы криобиологии |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/68536 |
| work_keys_str_mv | AT kulešovalg vliânierâdakrioprotektorovnamehanizmyrostavnekletočnyhkristallovlʹda AT kulešovalg influenceofnumberofcryoprotectantsongrowthmechanismsofextracellularicecrystals |