Теоретичне визначення біофізичних параметрів тривимірних структур нейральних клітин з метою оптимізації їх кріоконсервування
Using physical and mathematical modelling of the mass transfer processes of water and Me2SO, the values of the relative osmotically inactive volume for aggregates and spheroids of neural cells from newborn rats were determined. The evaluated parameters for aggregates and spheroids are 0.689 and 0.64...
Saved in:
| Date: | 2025 |
|---|---|
| Main Authors: | , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | English Ukrainian |
| Published: |
Publishing House ‘Akademperiodyka’ of the National Academy of Sciences of Ukraine; Institute for Problems of Cryobiology and Cryomedicine
2025
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://cryo.org.ua/journal/index.php/probl-cryobiol-cryomed/article/view/2078 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Problems of Cryobiology and Cryomedicine |
Institution
Problems of Cryobiology and Cryomedicine| _version_ | 1859479878314754048 |
|---|---|
| author | Sukach, Oleksandr Kovalenko, Ihor Vsevolodska, Svitlana Ochenashko, Olga Kovalenko, Svitlana |
| author_facet | Sukach, Oleksandr Kovalenko, Ihor Vsevolodska, Svitlana Ochenashko, Olga Kovalenko, Svitlana |
| author_sort | Sukach, Oleksandr |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2025-11-23T17:44:08Z |
| description | Using physical and mathematical modelling of the mass transfer processes of water and Me2SO, the values of the relative osmotically inactive volume for aggregates and spheroids of neural cells from newborn rats were determined. The evaluated parameters for aggregates and spheroids are 0.689 and 0.644, respectively. The study also presents theoretically calculated changes over time in the normalized osmotic pressure of Me2SO and the concentration of salt ions within spheroids and aggregates. From the dynamic curves of change in relative volume for aggregates and spheroids, the filtration coefficients for water and permeability for Me2SO were determined. It was found that aggregates, as less densely packed structures than spheroids, were characterised by higher permeability coefficients for water and Me2SO, particularly at 5 °C. At this temperature, 119 s is required for 95% saturation of aggregate cells with 10% Me2SO and 157 s for spheroid. This means that at a temperature of 5 °C, the equilibration time with the cryoprotectant Me2SO is 25% longer for spheroids than for aggregates. The obtained results indicate that spheroids as a more integral structure characterised by dense cell-cell and cell-extracellular matrix interactions, are more osmotically active compared to aggregates. These findings can be used to develop the optimal methods for cryopreservation of neural cell aggregates and spheroids.
Probl Cryobiol Cryomed. 2025; 35(2): 76–84 |
| first_indexed | 2026-03-12T17:56:37Z |
| format | Article |
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-2078 |
| institution | Problems of Cryobiology and Cryomedicine |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | English Ukrainian |
| last_indexed | 2026-03-12T17:56:37Z |
| publishDate | 2025 |
| publisher | Publishing House ‘Akademperiodyka’ of the National Academy of Sciences of Ukraine; Institute for Problems of Cryobiology and Cryomedicine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-20782025-11-23T17:44:08Z Theoretical determination of biophysical parameters for optimising neural cells' three-dimensional structures cryopreservation Теоретичне визначення біофізичних параметрів тривимірних структур нейральних клітин з метою оптимізації їх кріоконсервування Sukach, Oleksandr Kovalenko, Ihor Vsevolodska, Svitlana Ochenashko, Olga Kovalenko, Svitlana neural cells spheroids aggregates cultivation filtration coefficients permeability coefficients dimethyl sulfoxide osmotically inactive volume нейральні клітини сфероїди агрегати культивування коефіцієнти фільтрації коефіцієнти проникності диметилсульфоксид осмотично неактивний об’єм Using physical and mathematical modelling of the mass transfer processes of water and Me2SO, the values of the relative osmotically inactive volume for aggregates and spheroids of neural cells from newborn rats were determined. The evaluated parameters for aggregates and spheroids are 0.689 and 0.644, respectively. The study also presents theoretically calculated changes over time in the normalized osmotic pressure of Me2SO and the concentration of salt ions within spheroids and aggregates. From the dynamic curves of change in relative volume for aggregates and spheroids, the filtration coefficients for water and permeability for Me2SO were determined. It was found that aggregates, as less densely packed structures than spheroids, were characterised by higher permeability coefficients for water and Me2SO, particularly at 5 °C. At this temperature, 119 s is required for 95% saturation of aggregate cells with 10% Me2SO and 157 s for spheroid. This means that at a temperature of 5 °C, the equilibration time with the cryoprotectant Me2SO is 25% longer for spheroids than for aggregates. The obtained results indicate that spheroids as a more integral structure characterised by dense cell-cell and cell-extracellular matrix interactions, are more osmotically active compared to aggregates. These findings can be used to develop the optimal methods for cryopreservation of neural cell aggregates and spheroids. Probl Cryobiol Cryomed. 2025; 35(2): 76–84 Probl Cryobiol Cryomed. 2025; 35(2): 76–84 У роботі з використанням фізико-математичного моделювання процесів масопереносу води і ДМСО визначено величини відносного осмотично неактивного об’єму для агрегатів і сфероїдів нейральних клітин новонароджених щурів. Досліджувані параметри для агрегатів і сфероїдів складають 0,689 і 0,644 відповідно. Також у роботі представлені теоретично розраховані зміни у часі приведеного осмотичного тиску ДМСО та концентрації іонів солей всередині агрегатів і сфероїдів. З динамічних кривих зміни відносного об’єму для агрегатів та сфероїдів визначено коефіцієнти фільтрації для води та проникності для ДМСО. Виявлено, що агрегати, які є менш щільно упакованими структурами порівняно зі сфероїдами, мають більші коефіцієнти проникності для води і ДМСО, що особливо проявляється при 5 oС. За цієї температури для 95%-го насичення кріопротектором клітин під час інкубації агрегатів у 10%-му розчині ДМСО необхідно 119 с, сфероїдів — 157 с. Тобто при температурі 5 oС тривалість еквілібрації з кріопротектором ДМСО для сфероїдів є на 25 % більшою, ніж для агрегатів. Отримані дані вказують на те, що сфероїди, які є більш цілісними структурами зі щільними зв’язками клітин з матриксом та клітин між собою, більш осмотично активні порівняно з агрегатами. Результати проведеного дослідження можуть бути використані для розробки оптимальних режимів кріоконсервування агрегатів та сфероїдів нейральних клітин. Probl Cryobiol Cryomed. 2025; 35(2): 78–86 Publishing House ‘Akademperiodyka’ of the National Academy of Sciences of Ukraine; Institute for Problems of Cryobiology and Cryomedicine 2025-11-23 Article Article Research article application/pdf application/pdf https://cryo.org.ua/journal/index.php/probl-cryobiol-cryomed/article/view/2078 10.15407/cryo35.02.076 Problems of Cryobiology and Cryomedicine; Vol. 35 No. 2 (2025): Probl Cryobiol Cryomed; 76–84 Проблемы криобиологии и криомедицины; Том 35 № 2 (2025): Probl Cryobiol Cryomed; 76–84 Проблеми кріобіології і кріомедицини; Том 35 № 2 (2025): Probl Cryobiol Cryomed; 76–84 2518-7376 2307-6143 en uk https://cryo.org.ua/journal/index.php/probl-cryobiol-cryomed/article/view/2078/2184 https://cryo.org.ua/journal/index.php/probl-cryobiol-cryomed/article/view/2078/2201 https://creativecommons.org/licenses/by/4.0 |
| spellingShingle | нейральні клітини сфероїди агрегати культивування коефіцієнти фільтрації коефіцієнти проникності диметилсульфоксид осмотично неактивний об’єм Sukach, Oleksandr Kovalenko, Ihor Vsevolodska, Svitlana Ochenashko, Olga Kovalenko, Svitlana Теоретичне визначення біофізичних параметрів тривимірних структур нейральних клітин з метою оптимізації їх кріоконсервування |
| title | Теоретичне визначення біофізичних параметрів тривимірних структур нейральних клітин з метою оптимізації їх кріоконсервування |
| title_alt | Theoretical determination of biophysical parameters for optimising neural cells' three-dimensional structures cryopreservation |
| title_full | Теоретичне визначення біофізичних параметрів тривимірних структур нейральних клітин з метою оптимізації їх кріоконсервування |
| title_fullStr | Теоретичне визначення біофізичних параметрів тривимірних структур нейральних клітин з метою оптимізації їх кріоконсервування |
| title_full_unstemmed | Теоретичне визначення біофізичних параметрів тривимірних структур нейральних клітин з метою оптимізації їх кріоконсервування |
| title_short | Теоретичне визначення біофізичних параметрів тривимірних структур нейральних клітин з метою оптимізації їх кріоконсервування |
| title_sort | теоретичне визначення біофізичних параметрів тривимірних структур нейральних клітин з метою оптимізації їх кріоконсервування |
| topic | нейральні клітини сфероїди агрегати культивування коефіцієнти фільтрації коефіцієнти проникності диметилсульфоксид осмотично неактивний об’єм |
| topic_facet | neural cells spheroids aggregates cultivation filtration coefficients permeability coefficients dimethyl sulfoxide osmotically inactive volume нейральні клітини сфероїди агрегати культивування коефіцієнти фільтрації коефіцієнти проникності диметилсульфоксид осмотично неактивний об’єм |
| url | https://cryo.org.ua/journal/index.php/probl-cryobiol-cryomed/article/view/2078 |
| work_keys_str_mv | AT sukacholeksandr theoreticaldeterminationofbiophysicalparametersforoptimisingneuralcellsthreedimensionalstructurescryopreservation AT kovalenkoihor theoreticaldeterminationofbiophysicalparametersforoptimisingneuralcellsthreedimensionalstructurescryopreservation AT vsevolodskasvitlana theoreticaldeterminationofbiophysicalparametersforoptimisingneuralcellsthreedimensionalstructurescryopreservation AT ochenashkoolga theoreticaldeterminationofbiophysicalparametersforoptimisingneuralcellsthreedimensionalstructurescryopreservation AT kovalenkosvitlana theoreticaldeterminationofbiophysicalparametersforoptimisingneuralcellsthreedimensionalstructurescryopreservation AT sukacholeksandr teoretičneviznačennâbíofízičnihparametrívtrivimírnihstrukturnejralʹnihklítinzmetoûoptimízacíííhkríokonservuvannâ AT kovalenkoihor teoretičneviznačennâbíofízičnihparametrívtrivimírnihstrukturnejralʹnihklítinzmetoûoptimízacíííhkríokonservuvannâ AT vsevolodskasvitlana teoretičneviznačennâbíofízičnihparametrívtrivimírnihstrukturnejralʹnihklítinzmetoûoptimízacíííhkríokonservuvannâ AT ochenashkoolga teoretičneviznačennâbíofízičnihparametrívtrivimírnihstrukturnejralʹnihklítinzmetoûoptimízacíííhkríokonservuvannâ AT kovalenkosvitlana teoretičneviznačennâbíofízičnihparametrívtrivimírnihstrukturnejralʹnihklítinzmetoûoptimízacíííhkríokonservuvannâ |