Dewars classiques de stockage cryogénique

Les patients cryoconservés sont conservés dans ce que l'on appelle des "dewars de stockage cryogénique" - qui, pour simplifier à l'extrême, pourraient être comparés à un thermos plutôt qu'à un congélateur.

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Comment ça marche ?

Les dewars de stockage cryogénique sont des conteneurs sous vide utilisés pour le transport et le stockage de cryogènes, qui dans notre cas précis est l'azote liquide. Ces conteneurs portent le nom de Sir James Dewar, chimiste et physicien britannique, qui a inventé en 1892 la "fiole à vide", également connue sous le nom de "fiole Dewar" ou de "thermos".

À bien y réfléchir, les capacités d'un thermos sont assez impressionnantes. Vous pouvez passer des heures au soleil et votre boisson restera bien fraîche. Vous pouvez également être dehors par une journée très froide, avec une veste chaude et des gants, et déguster une gorgée de thé chaud et délicieux dans votre thermos. Comment cela est-il possible ?

 Les thermos et les vases de stockage cryogéniques sont conçus de manière à minimiser le transfert de chaleur. Cela leur permet de maintenir la température du liquide et du matériel biologique qu'ils stockent sans utiliser d'électricité.

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La physique derrière un Dewar de stockage cryogénique

La conception d'un thermos n'est en fait pas très compliquée. Il s'agit d'un récipient avec deux ou plusieurs couches extérieures d'air évacué entre les couches, créant ainsi un vide. Il y a généralement aussi un bouchon très étanche sur le dessus et une couche de métal réfléchissant autour de la couche extérieure.

Ces trois éléments, un espace sous vide, un capuchon étanche et une couche réfléchissante, empêchent le transfert de chaleur. L'espace sous vide empêche la conduction puisqu'il est vide de toute molécule susceptible de déplacer la chaleur de l'extérieur vers l'intérieur. En raison du bouchon, l'air ne peut pas entrer ou sortir librement du récipient, de sorte que la convection ne se produit pas. La couche réfléchissante agit contre le rayonnement.

Techniquement, un thermos et un dewar de stockage cryogénique sont assez similaires. La différence réside dans le fait que ce dernier est spécialisé dans les liquides à très basse température. Un dewar est également beaucoup plus grand qu'un thermos, en particulier lorsqu'il est utilisé pour stocker des personnes cryogénisées.

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L'adaptation des Dewars de stockage cryogénique à la cryogénie

Les dewars de stockage de produits cryogéniques se présentent sous différentes formes et tailles. Leurs dimensions dépendent de leur utilisation, à savoir le transport et le stockage de produits cryogéniques. Ceux qui conviennent peuvent également être utilisés pour la cryoconservation.

Les dewars peuvent contenir des cultures cellulaires et des tissus cryoconservés, du sperme et des embryons qui peuvent tous être utilisés avec succès une fois réchauffés. Enfin, les dewars de stockage cryogénique peuvent contenir des patients cryoconservés. Dans ce cas, il s'agit soit du corps entier, soit du cerveau seulement.

Les fournisseurs de services de cryogénie, tels que Tomorrow.bio, utilisent généralement un dewar en acier inoxydable qui peut résister à une longue période de temps sans se détériorer. Ils sont stockés et surveillés dans l'installation de stockage à long terme. Les dewars à corps entier les plus courants mesurent environ 3 mètres de haut et 1 mètre de large. Ils peuvent contenir jusqu'à 4 personnes à corps entier. En général, les patients neurologiques sont conservés dans des unités spécifiques situées dans une colonne au centre du dewar.

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Perte d'azote liquide

Comme vous l'avez peut-être remarqué avec votre thermos, l'eau finit par se réchauffer. S'il s'agit d'un thermos de haute qualité, cela peut prendre un peu plus de temps, mais cela finira inévitablement par arriver.

Un dewar de stockage cryogénique n'est pas très différent, même si la technologie est très avancée et que le transfert de chaleur est minimal. La principale raison en est que le dewar est muni d'un couvercle. Sans couvercle, il serait plus facile de créer une isolation thermique parfaite. Cependant, il serait alors très difficile de faire entrer et sortir les patients cryoconservés.

L'azote liquide, le fluide utilisé en cryogénie, a un point d'ébullition très inférieur à la température ambiante. On le trouve sous forme liquide et uniquement à une température de -196 degrés Celsius. Cela signifie qu'en l'absence d'expédients spécifiques, cette substance se transformerait normalement en gaz et se disperserait dans l'air. Cela dit, une petite partie de l'azote liquide contenu dans un dewar de stockage cryogénique finit par se réchauffer, par bouillir et par se transformer en gaz. Il est important que le dewar soit équipé d'un système permettant au gaz de "s'échapper". Si ce n'était pas le cas, la pression le ferait exploser, ce qui n'est absolument pas souhaitable !

Tout dewar de stockage cryogénique qui conserve des échantillons biologiques pendant un certain temps devra un jour être rempli à nouveau. Ce remplissage n'a pas besoin d'être fait souvent, mais il a un impact sur les coûts de toute cryoconservation, qui est censée durer longtemps. Dans le cas de la cryogénie, les opérateurs d'une installation de stockage remplissent généralement les dewars de stockage cryogénique une fois par semaine. Toutefois, cette opération est surtout effectuée pour des raisons de sécurité. Néanmoins, l'utilisation de l'azote liquide est, pour l'instant, le moyen le plus pratique, le plus respectueux de l'environnement et le plus économique de conserver les patients cryogénisés.

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Les patients placés dans un dewar cryogénique sont conservés à l'envers pour des raisons de sécurité. Comme nous l'avons expliqué plus haut, il est probable qu'une partie de l'azote liquide s'échappe du dewar au fil du temps. Étant donné que la recherche affirme aujourd'hui que toutes les informations qui font d'une personne ce qu'elle est sont stockées dans le cerveau, celui-ci doit être protégé à tout prix. Le cerveau étant stocké au fond du dewar, il est très improbable, même dans les circonstances les plus extrêmes et les plus imprévisibles, qu'il soit affecté par une perte d'azote liquide.