¿Cuál es la temperatura óptima de almacenamiento para la crioconservación?
En Tomorrow Bio, investigamos continuamente nuevas formas de mejorar nuestro procedimiento de crioprotección y conservación. Las fases iniciales del proceso se perfeccionan a través de los equipos SST, que ofrecen el único procedimiento profesional de crioprotección de campo de cuerpo entero disponible en la actualidad. Se utilizan agentes crioprotectores de última generación para minimizar el daño celular durante el enfriamiento. Además, el nitrógeno líquido proporciona un entorno de almacenamiento altamente estable para los pacientes criopreservados.
A pesar de todos estos esfuerzos, nuevos esfuerzos científicos podrían revelar muchas formas de mejorar la criopreservación. Un punto a tener en cuenta es la forma en que se almacena actualmente a los pacientes criopreservados. En este artículo se explica por qué y se propone una solución.
Actualmente, la mayoría de las personas criopreservadas se almacenan en nitrógeno líquido a una temperatura de -196 °C. Este método barato y sostenible no utiliza electricidad y es bastante fácil de mantener, ya que sólo hay que añadir nuevas reservas de nitrógeno líquido una vez a la semana. ¿Cuál es el problema?
En la criopreservación, los pacientes entran en un estado de vitrificación a una temperatura de unos -130 °C. Se trata de un estado similar al vidrio. A continuación, se les enfría lentamente hasta -196 °C, la temperatura natural del nitrógeno líquido, momento en el que su temperatura corporal permanecerá estática.
El problema no reside en el almacenamiento a largo plazo, sino en lo que ocurre antes y después.
-196°C no proporciona (relevantemente) una mejor conservación en comparación con -130°C. Da la casualidad de que el nitrógeno líquido posee una temperatura con la que la criopreservación puede funcionar. De hecho, sería más práctico para nuestra causa que la temperatura del nitrógeno líquido estuviera más cerca (pero aún por debajo) del punto de transición vítrea.
En el almacenamiento habitual, el enfriamiento uniforme minimiza las tensiones térmicas del tejido al descender por debajo de la temperatura de vitrificación. La tensión puede reducirse aún más manteniendo la temperatura cerca del punto de transición vítrea durante un periodo de tiempo poco después de la vitrificación. Esto permite una mayor relajación del estrés antes de seguir enfriando el cuerpo.
El proceso de enfriamiento a esta temperatura significativamente fría provoca la fractura del tejido, entre otros tipos de daños que intentamos prevenir. Las lesiones de este tipo no impiden necesariamente la conservación de información neuroanatómica crucial, aunque sí complican la recuperación futura.
Las moléculas vibran, lo que hace que se manifieste un volumen o densidad típicos a una temperatura determinada. Cuando la temperatura disminuye, también lo hace el volumen del objeto expuesto a ella. Este fenómeno se denomina "contracción térmica".
Cuando un objeto se vitrifica, su interior más caliente se enfría más rápido en comparación con su envoltura exterior, disminuyendo de tamaño a un ritmo ligeramente superior. [1] Como tanto el interior como el exterior están unidos entre sí, esta diferencia de tamaño puede provocar fracturas, dañando el tejido en el proceso.
La fracturación puede reducirse, y potencialmente (casi) evitarse, enfriando lentamente a través de la temperatura de transición vítrea y manteniendo una temperatura más cercana al punto de vitrificación.
Este sistema se denomina "almacenamiento a temperatura intermedia", en referencia a su temperatura intermedia entre la vitrificación y el nitrógeno líquido.
El estrés térmico del tejido es menos problemático cuando el enfriamiento por encima de la temperatura de transición vítrea se detiene antes. Según datos anteriores[2], es incluso más probable que se produzcan daños cuanto más rápido se haya enfriado el tejido.
A pesar de sus ventajas teóricas, los sistemas ITS no se suelen utilizar hoy en día para la criopreservación fuera de los procedimientos de investigación. Esto se debe principalmente a la plétora de retos y complicaciones que conlleva el método.
En primer lugar, el factor de riesgo de emplear sistemas ITS es mucho mayor que el que se utiliza actualmente, que es el almacenamiento de nitrógeno líquido por inmersión. Los dewars de almacenamiento tradicionales a -196°C se mantienen casi llenos hasta arriba, conteniendo más de 1000 litros de líquido en su interior. Esta cantidad de nitrógeno líquido es suficiente para mantener la conservación durante más de una semana, antes de que sea necesario rellenarlos. Por otro lado, los dewars ITS normales, como los construidos por Alcor[3], sólo contienen unos 120 litros de nitrógeno líquido en el fondo del dispositivo de almacenamiento, lo que como mucho es suficiente para 5 días de almacenamiento cuando se trabaja a una temperatura de -140°C.
Además, los dewars ITS consumen el doble de nitrógeno líquido que sus homólogos más fríos, mientras que sólo ocupan un tercio de su tamaño. Al igual que los dewars normales, están equipados para llenarse automáticamente, pero requieren más recursos y revisiones para garantizar un mantenimiento estable de la temperatura. Teniendo en cuenta que es más probable que se produzcan fluctuaciones de temperatura (potencialmente dañinas), los dewars ITS resultan en última instancia una opción menos fiable y segura.
Eliminar estos inconvenientes es posible, pero va acompañado de un aumento exponencial de los costes de mantenimiento del almacenamiento.
En teoría, el almacenamiento ITS proporciona una crioconservación de mayor calidad. Sin embargo, su mantenimiento más complejo y su coste más elevado impiden que sea la opción preferida en la actualidad. Tomorrow Bio ofrecerá el almacenamiento ITS como opción a sus miembros en el futuro, en caso de que deseen conservarse de esta forma. Por el momento, el almacenamiento en nitrógeno líquido sigue siendo la alternativa más segura y asequible, razón por la que se sigue utilizando de forma estandarizada en la crioconservación.
¿Le interesa saber más sobre la crioconservación? No dude en concertar una llamada con nosotros y plantearnos directamente sus preguntas.
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