Dewars modernes de stockage cryogénique (ITS)

Chez Tomorrow.bio, nous recherchons en permanence de nouveaux moyens d'améliorer notre procédure de cryoprotection et de conservation. Les étapes initiales du processus sont affinées par les équipes SST qui fournissent la seule procédure professionnelle de cryoprotection du corps entier sur le terrain disponible à l'heure actuelle. Des agents cryoprotecteurs de pointe sont déployés pour minimiser les dommages cellulaires pendant le refroidissement. En outre, l'azote liquide fournit un environnement de stockage très stable pour les patients cryoconservés.

Malgré tous ces efforts, des efforts scientifiques supplémentaires pourraient révéler de nombreuses façons d'améliorer la cryoconservation. La façon dont les patients cryoconservés sont actuellement conservés est un point à prendre en considération. Découvrez dans cet article pourquoi il en est ainsi et quelle pourrait être la solution proposée.

‍

Quelle est la méthode de stockage actuellement utilisée ?

Actuellement, la plupart des personnes cryoconservées sont conservées dans de l'azote liquide à une température de -196°C. Cette méthode peu coûteuse et durable n'utilise pas d'électricité. Cette méthode peu coûteuse et durable ne consomme pas d'électricité et est relativement facile à entretenir, de nouvelles réserves d'azote liquide ne devant être ajoutées qu'une fois par semaine. Quel est donc le problème ?

Lors de la cryoconservation, les patients entrent dans un état de vitrification à une température d'environ -130°C. Ils sont ensuite lentement refroidis jusqu'à -196°C, la température naturelle de l'azote liquide. Après cet événement, ils sont lentement refroidis jusqu'à -196°C, la température naturelle de l'azote liquide, à partir de laquelle leur température corporelle reste statique.

Le problème ne réside pas dans le stockage à long terme, mais plutôt dans ce qui se passe avant et après.

La température de -196°C n'offre pas (de manière pertinente) une meilleure conservation que celle de -130°C. Il se trouve que l'azote liquide possède une température avec laquelle la cryoconservation peut fonctionner. En fait, il serait plus pratique pour notre cause que la température de l'azote liquide soit plus proche (mais toujours inférieure) du point de transition vitreuse.

Dans le cadre d'un stockage régulier, un refroidissement uniforme minimise les contraintes thermiques du tissu lorsqu'il passe en dessous de la température de vitrification. Le stress peut être encore réduit en maintenant la température près du point de transition vitreuse pendant un certain temps peu après la vitrification. Cela permet une relaxation supplémentaire des contraintes avant que le corps ne soit refroidi davantage.

Le processus de refroidissement à cette température très froide provoque la fracture des tissus, entre autres types de dommages que nous essayons de prévenir. Les blessures de ce type n'empêchent pas nécessairement la préservation d'informations neuroanatomiques cruciales, mais elles compliquent la récupération future.

‍

Pourquoi le refroidissement endommage-t-il les tissus ?

Les molécules vibrent, ce qui entraîne la manifestation d'un volume ou d'une densité typique à une température donnée. Lorsque la température diminue, le volume de l'objet qui y est exposé diminue également. Ce phénomène est appelé "contraction thermique".

Lorsqu'un objet est vitrifié, son intérieur, plus chaud, se refroidit plus rapidement que son enveloppe extérieure, et sa taille diminue un peu plus vite[1]. [Comme l'intérieur et l'extérieur sont attachés l'un à l'autre, cette différence de taille peut provoquer des fractures, endommageant ainsi le tissu.

‍

Qu'est-ce que le stockage à température intermédiaire ?

La fracturation peut être réduite, et potentiellement (presque) évitée, en refroidissant lentement jusqu'à la température de transition vitreuse et en maintenant une température plus proche du point de vitrification.

Ce système est appelé "stockage à température intermédiaire", car sa température se situe entre celle de la vitrification et celle de l'azote liquide.

Le stress thermique du tissu est moins important lorsque le refroidissement au-delà de la température de transition vitreuse est arrêté plus tôt. Selon des données antérieures[2], les dommages sont d'autant plus susceptibles de se produire que le tissu a été refroidi rapidement.

‍

Avantages et défis du stockage à température intermédiaire

Malgré ses avantages théoriques, les systèmes ITS ne sont pas couramment utilisés aujourd'hui pour la cryoconservation en dehors des procédures de recherche. Cela est principalement dû à la pléthore de défis et de complications que la méthode entraîne.

Tout d'abord, l'utilisation de systèmes ITS présente un facteur de risque beaucoup plus élevé que le système actuellement utilisé, à savoir le stockage de l'azote liquide par immersion. Les dewars traditionnels de stockage à -196°C sont maintenus presque remplis jusqu'en haut, contenant plus de 1000 litres de liquide à l'intérieur. Cette quantité d'azote liquide est suffisante pour assurer la conservation pendant plus d'une semaine, avant qu'un nouveau remplissage ne soit nécessaire. Les dewars ITS ordinaires, quant à eux, ne contiennent qu'environ 120 litres d'azote liquide au fond du dispositif de stockage, ce qui est tout au plus suffisant pour 5 jours de stockage à une température de -140°C.

En outre, les dewars ITS consomment deux fois plus d'azote liquide que leurs homologues plus froids, alors qu'ils ne font qu'un tiers de leur taille. Tout comme les dewars ordinaires, ils sont équipés pour se remplir automatiquement, mais nécessitent davantage de ressources et de vérifications pour garantir le maintien d'une température stable. Si l'on tient compte du fait que des fluctuations de température (potentiellement dommageables) sont plus susceptibles de se produire, les dewars ITS s'avèrent en fin de compte être une option moins fiable et moins sûre.

Il est possible de remédier à ces inconvénients, mais cela s'accompagne d'une augmentation exponentielle des coûts d'entretien du stockage.

‍