Моделювання осмотичної поведінки клітин для вдосконалення протоколу кріоконсервування
Cryopreservation of cell suspensions, such as testicular interstitial cells (ICs), which include cells differing in size, volume, and membrane composition, is a very challenging task. Cryobiology requires the determination of several parameters to optimize the cryopreservation procedure, such as mem...
Saved in:
| Date: | 2026 |
|---|---|
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | English |
| Published: |
Publishing House ‘Akademperiodyka’ of the National Academy of Sciences of Ukraine; Institute for Problems of Cryobiology and Cryomedicine
2026
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://cryo.org.ua/journal/index.php/probl-cryobiol-cryomed/article/view/2111 |
| 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_ | 1859479908163518464 |
|---|---|
| author | Pakhomov, Oleksandr Kovalenko, Igor Chernobai, Nadiia |
| author_facet | Pakhomov, Oleksandr Kovalenko, Igor Chernobai, Nadiia |
| author_sort | Pakhomov, Oleksandr |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-03-08T20:55:34Z |
| description | Cryopreservation of cell suspensions, such as testicular interstitial cells (ICs), which include cells differing in size, volume, and membrane composition, is a very challenging task. Cryobiology requires the determination of several parameters to optimize the cryopreservation procedure, such as membrane water permeability (or hydraulic conductivity) (Lp) and its activation energy (Ea0), the permeability of the cell plasma membrane to dimethyl sulfoxide (DMSO) (Ps) and its activation energy (Ea1), and the osmotically inactive cell volume. This study aims to measure these key cryopreservation parameters for ICs. Additionally, it seeks to evaluate how quickly ICs become saturated with DMSO and to determine the optimal exposure time to cryoprotective media before cooling. By analyzing cell volume changes in different DMSO-based solutions, the research intends to optimize the cryopreservation process, potentially eliminating unnecessary exposure steps while maintaining cell viability. The kinetics of ICs volume changes in cryoprotective media with different DMSO concentrations (0.7—2.8 M), which additionally included 100 mg/ml dextran 40 (0.7DMSO + D40) or 10% FBS (1.4DMSO + FBS), were analyzed using the modified Kedem–Katchalsky model to determine the membrane transport properties. The calculated parameters clearly showed that cell saturation with DMSO occurred within a few minutes after its addition and could reach equilibrium before the estimated start of water crystallization in the samples. Thus, additional exposure of cells to DMSO-containing media was unnecessary. It could potentially lower the metabolic activity of ICs. Accordingly, the cryopreservation procedure for ICs can be shortened by removing the exposure step without reducing viability of ICs in 0.7DMSO + D40 and 1.4DMSO + FBS.
Probl Cryobiol Cryomed. 2025; 35(4): 194—207
  |
| first_indexed | 2026-03-12T17:57:07Z |
| format | Article |
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-2111 |
| institution | Problems of Cryobiology and Cryomedicine |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | English |
| last_indexed | 2026-03-12T17:57:07Z |
| publishDate | 2026 |
| 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-21112026-03-08T20:55:34Z Modeling cell osmotic behavior for improvement of cryopreservation protocol Моделювання осмотичної поведінки клітин для вдосконалення протоколу кріоконсервування Pakhomov, Oleksandr Kovalenko, Igor Chernobai, Nadiia безсироваткові середовища середовища без ксеногенних компонентів декстран коефіцієнт проникнення енергія активації диметилсульфоксид serum-free media xeno-free media dextran penentration coefficient activation energy dimethyl sulfoxide Cryopreservation of cell suspensions, such as testicular interstitial cells (ICs), which include cells differing in size, volume, and membrane composition, is a very challenging task. Cryobiology requires the determination of several parameters to optimize the cryopreservation procedure, such as membrane water permeability (or hydraulic conductivity) (Lp) and its activation energy (Ea0), the permeability of the cell plasma membrane to dimethyl sulfoxide (DMSO) (Ps) and its activation energy (Ea1), and the osmotically inactive cell volume. This study aims to measure these key cryopreservation parameters for ICs. Additionally, it seeks to evaluate how quickly ICs become saturated with DMSO and to determine the optimal exposure time to cryoprotective media before cooling. By analyzing cell volume changes in different DMSO-based solutions, the research intends to optimize the cryopreservation process, potentially eliminating unnecessary exposure steps while maintaining cell viability. The kinetics of ICs volume changes in cryoprotective media with different DMSO concentrations (0.7—2.8 M), which additionally included 100 mg/ml dextran 40 (0.7DMSO + D40) or 10% FBS (1.4DMSO + FBS), were analyzed using the modified Kedem–Katchalsky model to determine the membrane transport properties. The calculated parameters clearly showed that cell saturation with DMSO occurred within a few minutes after its addition and could reach equilibrium before the estimated start of water crystallization in the samples. Thus, additional exposure of cells to DMSO-containing media was unnecessary. It could potentially lower the metabolic activity of ICs. Accordingly, the cryopreservation procedure for ICs can be shortened by removing the exposure step without reducing viability of ICs in 0.7DMSO + D40 and 1.4DMSO + FBS. Probl Cryobiol Cryomed. 2025; 35(4): 194—207   Probl Cryobiol Cryomed. 2025; 35(4): 194—207 Кріоконсервування клітинних суспензій, таких як клітини інтерстицію сім’яника (КІ), які включають клітини, що відрізняються за розміром, об’ємом і складом мембран, є надзвичайно складним завданням. Кріобіологія вимагає визначення кількох параметрів для оптимізації процедури кріоконсервування, таких як коефіцієнт проникності мембрани для води (Lp) і його енергія активації (Ea0), коефіцієнт проникності плазматичної мембрани клітин для ДМСО (Ps) і його енергія активації (Ea1), а також осмотично неактивний об’єм клітини. Мета дослідження — визначити усереднені значення Lp, Ps, Ea0 та Ea1 для КІ; оцінити ступінь насичення клітин ДМСО; і обґрунтувати оптимальний час експозиції КІ у середовищах для кріоконсервування перед охолодженням. Кінетика зміни об’єму КІ у кріопротекторних середовищах з різною концентрацією ДМСО (0.7–2.8 М), які додатково могли містити 100 мг/мл декстрану 40 (0.7ДМСО + Д40) або 10 % ФБС (1.4ДМСО + ФБС), аналізувалась з використанням модифікованої моделі Кедема–Качальського для визначення транспортних властивостей мембран. Розраховані параметри чітко показали, що насичення клітин ДМСО відбувалося протягом кількох хвилин після його додавання і могло досягати рівноваги до початку кристалізації води у зразках. Таким чином, додаткова експозиція клітин у середовищі з ДМСО була зайвою та могла потенційно знижувати метаболічну активність КІ. Відповідно, процедуру кріоконсервування КІ можна скоротити шляхом виключення етапу експозиції без зниження життєздатності КІ у середовищах 0.7ДМСО + Д40 та 1.4ДМСО + ФБС.   Probl Cryobiol Cryomed. 2025; 35(4): 206—219 Publishing House ‘Akademperiodyka’ of the National Academy of Sciences of Ukraine; Institute for Problems of Cryobiology and Cryomedicine 2026-03-08 Article Article Research article application/pdf https://cryo.org.ua/journal/index.php/probl-cryobiol-cryomed/article/view/2111 Problems of Cryobiology and Cryomedicine; Vol. 35 No. 4 (2025): Probl Cryobiol Cryomed; 194—207 Проблемы криобиологии и криомедицины; Том 35 № 4 (2025): Probl Cryobiol Cryomed; 194—207 Проблеми кріобіології і кріомедицини; Том 35 № 4 (2025): Probl Cryobiol Cryomed; 194—207 2518-7376 2307-6143 en https://cryo.org.ua/journal/index.php/probl-cryobiol-cryomed/article/view/2111/2211 https://creativecommons.org/licenses/by/4.0 |
| spellingShingle | безсироваткові середовища середовища без ксеногенних компонентів декстран коефіцієнт проникнення енергія активації диметилсульфоксид Pakhomov, Oleksandr Kovalenko, Igor Chernobai, Nadiia Моделювання осмотичної поведінки клітин для вдосконалення протоколу кріоконсервування |
| title | Моделювання осмотичної поведінки клітин для вдосконалення протоколу кріоконсервування |
| title_alt | Modeling cell osmotic behavior for improvement of cryopreservation protocol |
| title_full | Моделювання осмотичної поведінки клітин для вдосконалення протоколу кріоконсервування |
| title_fullStr | Моделювання осмотичної поведінки клітин для вдосконалення протоколу кріоконсервування |
| title_full_unstemmed | Моделювання осмотичної поведінки клітин для вдосконалення протоколу кріоконсервування |
| title_short | Моделювання осмотичної поведінки клітин для вдосконалення протоколу кріоконсервування |
| title_sort | моделювання осмотичної поведінки клітин для вдосконалення протоколу кріоконсервування |
| topic | безсироваткові середовища середовища без ксеногенних компонентів декстран коефіцієнт проникнення енергія активації диметилсульфоксид |
| topic_facet | безсироваткові середовища середовища без ксеногенних компонентів декстран коефіцієнт проникнення енергія активації диметилсульфоксид serum-free media xeno-free media dextran penentration coefficient activation energy dimethyl sulfoxide |
| url | https://cryo.org.ua/journal/index.php/probl-cryobiol-cryomed/article/view/2111 |
| work_keys_str_mv | AT pakhomovoleksandr modelingcellosmoticbehaviorforimprovementofcryopreservationprotocol AT kovalenkoigor modelingcellosmoticbehaviorforimprovementofcryopreservationprotocol AT chernobainadiia modelingcellosmoticbehaviorforimprovementofcryopreservationprotocol AT pakhomovoleksandr modelûvannâosmotičnoípovedínkiklítindlâvdoskonalennâprotokolukríokonservuvannâ AT kovalenkoigor modelûvannâosmotičnoípovedínkiklítindlâvdoskonalennâprotokolukríokonservuvannâ AT chernobainadiia modelûvannâosmotičnoípovedínkiklítindlâvdoskonalennâprotokolukríokonservuvannâ |