Секрет долголетия ночницы.

Биологи уже давно считают, что продолжительность жизни животного определяется очень просто: чем оно больше, тем дольше живет.

Криопротекторы

Материалы по биологии и химии / Крионика - "холодная" наука / Криопротекторы

Страница 1

Одной из проблем при криозамораживании, как уже говорилось, является повреждение клетки кристаллами льда. Однако уже сейчас у ученых есть методы как этого избежать. Одним из путей решения этой проблемы является использование криопротекторов.

Морозоустойчивые виды растений и животных содержат вещества, которые защищают их от вредного действия холода. Это могут быть глицерин, углеводы: сахароза, глюкоза и другие. (Например, ткани личинок арктических насекомых, обитающих на островах северного побережья Канады, зимой накапливают глицерин). Американские ученые показали, что в лапках лягушек, способных переносить температуры от -3 до 8С, интенсивно образуется глицерин либо глюкоза в момент появления первых кристалликов льда. Природные химические соединения, защищающие растения и животных от переохлаждения, называются биологическими антифризами. Как правило, это биополимеры, имеющие в молекуле полярный кислород, который способен взаимодействовать с водородными связями. Благодаря им влага в тканях не замерзает и кристаллы не разрушают ткани.

Используя эти наблюдения, ученые разработали технологии криоконсервирования биологических объектов с применением криопротекторов. Они связывают воду в организме и не дают ей расширяться при замерзании. Процесс замораживания тел с применением криопротекторов называется - ветрификация.

Эти технологии позволяют хранить при низких температурах клеточные суспензии: клетки крови, костного мозга, репродуктивные клетки, гепатоциты, а также эмбрионы человека и животных. Среди химических соединений с криозащитными свойствами (их известно около ста) активными криопротекторами оказались единичные представители разных классов веществ: многоатомные спирты, оксиды, амиды и другие.

В 40-х годах 20 века, в качестве криопротектора был использован глицерин. Защитные свойства его при замораживании растительных тканей были открыты еще в начале 20 века шведским ботаником Лидфорссом и русским ботаником Н.А. Максимовым. Появились новые опыты по успешному замораживанию отдельных фрагментов тканей млекопитающих и человека с использованием глицерина. Дальнейшие исследования позволили создать вещества - витрификаторы, под действием которых вода переходит в аморфное состояние и становится безопасной для организма при замораживании. В 1956 году французский ученый Луи Рэ заставил биться сердце куриного эмбриона, пропитанное таким протектором (глицерином), через несколько месяцев пребывания в жидком азоте.

Опыты по замораживанию золотистого хомячка показали, что если в тканях головного мозга в лед превращается не более 60% воды, то при оттаивании хомячки выживают без сколько-нибудь заметных отклонений в поведении. Если же льда образуется больше, оттаявшие хомячки утрачивают память и координацию движений. В качестве криопротектора использовался глицерин, который обеспечивал именно такой процент образования льда, однако оказывал побочное токсическое действие на мозг хомячка.

Как и глицерин многие криопротекторы токсичны и если, не удалить их до окончания анабиоза, они могут убить объект.

Однако уже сейчас разработаны способы криоконсервации клеток, не требующие последующего удаления токсичных криопротекторов. В опытах с эритроцитами человека использовали внеклеточный криопротектор, полиэти-леноксид с молекулярной массой 1500. Удалять после размораживания его не нужно: в количествах, необходимых для защиты от кристаллизации, он практически безвреден. Эта особенность метода очень важна для медицинской практики, поскольку сокращает время от разморозки биоматериала до операционного стола. Кроме того, найден режим охлаждения, при котором после размораживания выживают до 96-98% клеток. Эта технология сейчас проходит клинические испытания в Японии у профессора С. Сумиды.