Системы подачи криогенного газа в консервируемые органы
Исследовали влияние различных существующих методов криоконсервирования биологического материала на органы человека и животных. Показано, что все они в той или иной степени приводят к существенным морфологическим изменениям в исследуемых объектах и утрате их жизнеспособности как функциональной единиц...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Проблемы криобиологии и криомедицины |
|---|---|
| Дата: | 2008 |
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України
2008
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/69054 |
| 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: | Системы подачи криогенного газа в консервируемые органы / Н.А. Шубин // Проблемы криобиологии. — 2008. — Т. 18, № 4. — С. 407-409. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860137281206091776 |
|---|---|
| author | Шубин, Н.А. |
| author_facet | Шубин, Н.А. |
| citation_txt | Системы подачи криогенного газа в консервируемые органы / Н.А. Шубин // Проблемы криобиологии. — 2008. — Т. 18, № 4. — С. 407-409. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Проблемы криобиологии и криомедицины |
| description | Исследовали влияние различных существующих методов криоконсервирования биологического материала на органы человека и животных. Показано, что все они в той или иной степени приводят к существенным морфологическим изменениям в исследуемых объектах и утрате их жизнеспособности как функциональной единицы. Для решения этой проблемы предложена принципиально новая методика низкотемпературного охлаждения.
Досліджували вплив різних існуючих методів кріоконсервування біологічного матеріалу на органи людини і тварин. Показано, що всі вони в тій або іншій мірі приводять до суттєвих морфологічних змін в об’єктах, які досліджували, та втрати їх життєздатності як функціональної одиниці. Для розв’язання цієї проблеми запропонована принципово нова методика низькотемпературного охолодження.
The effect of different current cryopreservation methods of biological material on human and animal organs were investigated. It has been shown that all of them more or less result in significant morphological changes in investigated objects and loss of their viability as a functional unit. For this problem solving the basically new method of low temperature cooling has been suggested.
|
| first_indexed | 2025-12-07T17:47:32Z |
| format | Article |
| fulltext |
407 PROBLEMS
OF CRYOBIOLOGY
Vol. 18, 2008, №4
ПРОБЛЕМЫ
КРИОБИОЛОГИИ
Т. 18, 2008, №4
УДК 615.832.9014.41
Н.А. ШУБИН
Системы подачи криогенного газа в консервируемые органы
UDC 615.832.9014.41
N.A.SHUBIN
Systems of Cryogenic Gas Supply to Preserved Organs
Исследовали влияние различных существующих методов криоконсервирования биологического материала на органы
человека и животных. Показано, что все они в той или иной степени приводят к существенным морфологическим изменениям
в исследуемых объектах и утрате их жизнеспособности как функциональной единицы. Для решения этой проблемы предложена
принципиально новая методика низкотемпературного охлаждения.
Ключевые слова: cверхбыстрое охлаждение, азотная шуга, гелий в закритическом состоянии.
Досліджували вплив різних існуючих методів кріоконсервування біологічного матеріалу на органи людини і тварин.
Показано, що всі вони в тій або іншій мірі приводять до суттєвих морфологічних змін в об’єктах, які досліджували, та втрати
їх життєздатності як функціональної одиниці. Для розв’язання цієї проблеми запропонована принципово нова методика
низькотемпературного охолодження.
Ключові слова: надшвидке охолодження, азотна шуга, гелій у закритичному стані.
The effect of different current cryopreservation methods of biological material on human and animal organs were investigated. It
has been shown that all of them more or less result in significant morphological changes in investigated objects and loss of their viability
as a functional unit. For this problem solving the basically new method of low temperature cooling has been suggested.
Key-words: ultra rapid cooling, nitrogen slush, helium at over critical state.
Адрес для корреспонденции: Тихорецкий пр. 4, г. Санкт-
Петербург, Россия 194064; тел.: (+7 905) 955-81-42, электронная
почта: shubin_n@inbox.ru
Институт цитологии РАН, Санкт-Петербург Institute of Cytology of Russian Academy of Sciences,
St.-Petersburg, Russia
Address for correspondence: 4, Tikhoretsky ave., St. Petersburg,
Russia 194064; tel.: +7 905 955 8142, e-mail: shubin_n@inbox.ru
В настоящее время проблемы криогенной кон-
сервации органов человека и животных чрезвычай-
но актуальны. Количество нуждающихся в экс-
тренной пересадке почки, печени, сердца неуклон-
но растет. Проблема охлаждения до ультранизких
температур и длительного хранения этих биологи-
ческих объектов на сегодняшний день не решена.
Различные попытки криоконсервировать органы
положительных результатов не приносят [1].
Очевидно, что успехи в этой области криобио-
логии необычайно важны не только для лечения
ряда болезней человека, но и для решения задач в
практике ветеринарной патологии.
Надо отметить, что размеры внутренних орга-
нов, как правило, достаточно велики, и известные
способы низкотемпературного охлаждения не
позволяют достигнуть однородного и, желательно,
быстрого замораживания всей ткани биологичес-
кого объекта. Внутренние части органов, охлажда-
емые только за счет теплопроводности, имеют
очень низкий темп понижения температуры, наб-
людается неодновременная кристаллизация пери-
ферийных и центральных тканей объекта, что при-
водит к образованию крупных кристаллов льда и
к необратимым морфологическим повреждениям
криоконсервируемого биоматериала [2].
Попытки интенсифицировать теплообменные
процессы при замораживании органов с помощью
метода сверхбыстрого охлаждения в азотной шуге
[3] также не принесли положительных результатов.
Неудачной оказалась идея прохождения криоген-
ной жидкости (сжиженного азота) по кровеносной
системе объекта. Замораживаемый орган подвер-
гался необратимым механическим повреждениям
вследствие криогидравлических явлений, скачков
давления в сосудах.
В связи с этим весьма перспективным пред-
ставляется использование в качестве охлаждаю-
щей среды гелия, находящегося в закритическом
состоянии (критическая плотность – 0,0693 г/см3,
критическое давление – 1,26 атм; критическая
температура – 5,04 К) [4].
Прокачка данного хладоагента по кровеносной
системе органа, помещенного в разгрузочную
камеру, в которой поддерживается давление, рав-
ное давлению газа поступающему внутрь объекта,
практически исключает повреждения сосудов,
существенно интенсифицирует теплообменные
процессы и увеличивает скорости охлаждения во
всем объеме консервируемого органа, что сущест-
венно снижает риск ишемических повреждений.
Материалы и методы
Одним из сложных технических вопросов яв-
ляется создание требуемых для консервирования
условий подачи газа заданной температуры, давле-
408 PROBLEMS
OF CRYOBIOLOGY
Vol. 18, 2008, №4
ПРОБЛЕМЫ
КРИОБИОЛОГИИ
Т. 18, 2008, №4
ния и расхода на входе в орган. Система подачи
охлажденного газа должна быть рассчитана и
тщательно сконструирована в целях создания
благоприятного режима охлаждения.
Возможны различные варианты подачи газа-
охладителя на входе в орган.
Например, рассмотрим систему, в которой
жидкий хладоагент (Не), хранящийся в контейне-
ре I, подается в испаритель II, где испаряется и
слегка подогревается до температуры, незначи-
тельно превышающей температуру насыщенных
паров.
Целесообразно использовать для таких низких
температур как испаритель прямой участок трубы,
к которой даже при лучшей вакуумно-слоистой
изоляции теплоприток извне достаточно высок. Это
дает возможность использовать тепло для газифи-
кации жидкости.
Жидкий гелий равновесного состава входит в
трубу-испаритель 1-1.
Если в контейнере I жидкость находится под
давлением, то она входит в сечение 1-1 в переох-
лажденном относительно этого давления состоя-
нии.
Между участками 1-1 и 2-2 жидкость получает
достаточно тепла, чтобы образовался насыщен-
ный пар. Дополнительное тепло гелий получает на
участке 2-2 и 3-3, где создается поток подогретого
газа во избежание попадания жидкости в орган.
Рассмотрим другую систему подачи хладо-
агента в консервируемый орган 5 (рис.2).
Подачу газа-охладителя в процессе его подго-
товки для ввода в кровеносную системы следует
разбить на два этапа:
1. Подогрев жидкости в контейнере 1 за счет
внешнего теплопритока, сопровождающийся на-
растанием давления в сосуде.
2. Дренажирование пара из сосуда через дрос-
сельную шайбу 3 при открытии дренажного кла-
пана 6.
Рис. 1. Схема подачи хладоагента в орган (система 1): I –
контейнер с жидкостью; II – испаритель.
I
II
газ
наддува
охлаждаемый
орган
При дренажировании паров через дренажные
отверстия большого диаметра давление в сосуде
понижается значительно быстрее, чем это позво-
ляет свойство жидкости находиться определенное
время (доли секунды) в метастабильном состоя-
нии. По этой причине жидкость вскипает, и в
дренажную магистраль 2 возможно попадает зна-
чительная часть жидкости в виде капель, что не
желательно. Для предотвращения этого явления
рекомендуется установить на входе в дренажное
отверстие пластину из пористого тефлона, обла-
дающего чрезвычайно малым сопротивлением
потоку и исключительно развитой поверхностью.
Эта пластина способна выполнять роль капле-
уловителя и надежно работает даже при сверхниз-
ких температурах. При повышении критического
давления в контейнере срабатывает предохрани-
тельная мембрана 4.
Как показал опыт работы с криогенными жид-
костями, удается осуществлять бескапельный вы-
нос паров при дренажировании путем установки
дроссельной шайбы, обеспечивающей темп пони-
жения давления в контейнере не выше 0,3-0,35
атм/мин.
Результаты и обсуждение
Очевидно, можно рекомендовать первый
представленный метод подачи криогенного газа в
кровеносную систему охлаждаемого органа. Од-
нако, несмотря на простоту системы, вызывает
определенные сомнения ее надежность в экс-
плуатации. Это связано с точностью определения
длины участков трубы, в которой происходит гази-
фикация, и влияния удельного теплопритока, который
может изменяться от ряда специфических обсто-
ятельств. При выборе длины трубы с запасом пар
будет излишне подогрет. А в случае уменьшения
длины участка испарителя в консервируемый орган
будет попадать криогенная жидкость, а не газ.
1
34
6
2
5
Рис. 2. Схема подачи хладоагента в орган (система 2): 1 –
контейнер с жидкостью; 2 – термостатированная ма-
гистраль; 3 – пористый сепаратор (дроссельная шайба);
4 – предохранительная мембрана; 5 – охлаждаемый
орган; 6 – дренажный клапан.
Vж
409 PROBLEMS
OF CRYOBIOLOGY
Vol. 18, 2008, №4
ПРОБЛЕМЫ
КРИОБИОЛОГИИ
Т. 18, 2008, №4
Отсюда второй рассмотренный метод подачи
криогенного газа в охлаждаемый объект имеет ряд
преимуществ:
– исключительная простота установки и лег-
кость эксплуатации;
– отсутствие необходимости в специальной
системе наддува;
– исключение проскоков жидкости в систему
кровеносных сосудов и капилляров органа;
– возможность расчетов желаемого расхода
газа, подаваемого в орган, в зависимости от пони-
жения давления в сосуде.
Выводы
Предложенный метод охлаждения органа как
способ консервирования и использование рассмот-
ренных технических систем приводят к сущест-
венному повышению эффективности режимов
криозамораживания и позволяет избежать вредных
последствий процессов кристаллизации.
Литература
Пегг Д.Е. Один подход к криоконсервации органов.
Механизмы криоповреждения и криопротекции биоло-
гических структур // Криобиология и криомедицина: Сб.
статей.– Киев: Наук. думка, 1976.– С. 11–19.
Pegg D.E. Organ preservation // Cryobiology.– 1972.– Vol. 9.–
P. 411.
Shubin N.A. Method of the cooling of biological objects in the
floating-ice form nitrogen // Proc. of the IV International School
“Cryobiology and Freeze-Drying”.– Sofia, 1989.– P. 9.
Shubin N.A. Some remarks on organ cryopreservation.
Abstracts II international conference “Current Progress in
Cryopreservation”.– Kharkov, 1992.– P. 170.
Поступила 27.06.2008
1.
2.
3.
4.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-69054 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0233-7673 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T17:47:32Z |
| publishDate | 2008 |
| publisher | Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Шубин, Н.А. 2014-10-04T14:41:50Z 2014-10-04T14:41:50Z 2008 Системы подачи криогенного газа в консервируемые органы / Н.А. Шубин // Проблемы криобиологии. — 2008. — Т. 18, № 4. — С. 407-409. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. 0233-7673 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/69054 615.832.9014.41 Исследовали влияние различных существующих методов криоконсервирования биологического материала на органы человека и животных. Показано, что все они в той или иной степени приводят к существенным морфологическим изменениям в исследуемых объектах и утрате их жизнеспособности как функциональной единицы. Для решения этой проблемы предложена принципиально новая методика низкотемпературного охлаждения. Досліджували вплив різних існуючих методів кріоконсервування біологічного матеріалу на органи людини і тварин. Показано, що всі вони в тій або іншій мірі приводять до суттєвих морфологічних змін в об’єктах, які досліджували, та втрати їх життєздатності як функціональної одиниці. Для розв’язання цієї проблеми запропонована принципово нова методика низькотемпературного охолодження. The effect of different current cryopreservation methods of biological material on human and animal organs were investigated. It has been shown that all of them more or less result in significant morphological changes in investigated objects and loss of their viability as a functional unit. For this problem solving the basically new method of low temperature cooling has been suggested. ru Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України Проблемы криобиологии и криомедицины Секция «Низкотемпературное консервирование биологических объектов» Системы подачи криогенного газа в консервируемые органы Systems of Cryogenic Gas Supply to Preserved Organs Article published earlier |
| spellingShingle | Системы подачи криогенного газа в консервируемые органы Шубин, Н.А. Секция «Низкотемпературное консервирование биологических объектов» |
| title | Системы подачи криогенного газа в консервируемые органы |
| title_alt | Systems of Cryogenic Gas Supply to Preserved Organs |
| title_full | Системы подачи криогенного газа в консервируемые органы |
| title_fullStr | Системы подачи криогенного газа в консервируемые органы |
| title_full_unstemmed | Системы подачи криогенного газа в консервируемые органы |
| title_short | Системы подачи криогенного газа в консервируемые органы |
| title_sort | системы подачи криогенного газа в консервируемые органы |
| topic | Секция «Низкотемпературное консервирование биологических объектов» |
| topic_facet | Секция «Низкотемпературное консервирование биологических объектов» |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/69054 |
| work_keys_str_mv | AT šubinna sistemypodačikriogennogogazavkonserviruemyeorgany AT šubinna systemsofcryogenicgassupplytopreservedorgans |