Влияние скорости охлаждения в области эвтектической температуры водного раствора криопротектора на жизнеспособность клеток Saccharomyces cerevisiae и Escherichia coli после оттаивания
Ключевые слова:
криоконÑервирование, микроорганизмы, Saccharomyces cerevisiae, Escherichia coli, криопротекторный раÑтвор, ÑвтектичеÑÐºÐ°Ñ Ñ‚ÐµÐ¼Ð¿ÐµÑ€Ð°Ñ‚ÑƒÑ€Ð°, ÑкороÑÑ‚ÑŒ охлаждениÑАннотация
В работе изучено влияние различных скоростей охлаждения в области эвтектических температур водных растворов криопротекторов (диметилсульфоксид, глицерин, полиэтиленоксид с молекулярной массой 1500, 1,2-пропандиол) на жизнеспособность клеточных суспензий Saccharomyces cerevisiae и Escherichia coli. В указанном температурном интервале образцы клеточных суспензий охлаждали с контролируемыми (1 и 25 град/мин) и неконтролируемыми (погружение в жидкий азот) скоростями охлаждения. Показано преимущество применения контролируемых скоростей охлаждения в области эвтектических температур исследуемых растворов криопротекторов для повышения жизнеспособности микроорганизмов после криоконсервирования. Наилучшие показатели жизнеспособности S. cerevisiae и E. coli были получены при скорости охлаждения 25 град/мин. Эта тенденция сохранялась для всех изученных концентраций криопротекторных веществ (5, 10, 15, 20%). Полученные результаты рекомендуется учитывать при разработке режимов замораживания других биологических объектов.
Библиографические ссылки
Belous A.M., Grischenko V.I. Cryobiology Kiev: Naukova Dumka, 1994.
Gordiyenko E.A., Pushkar N.S. Physical grounds of low-temperature preservation of cell suspensions Kiev: Naukova Dumka, 1994.
Lusta K.A., Fikhte B.A. Methods for assessment of microorganism viability Puschino, 1990.
Osetsky A.I., Gurina T.M. Study of phase states of frozen solutions and biosystems by method of thermoplastic deformation. Problems of Cryobiology 1992; (2): 24–29.
Osetsky A.I., Kirilyuk A.L., Gurina T.M. On possible mechanism of damage in frozen-thawed biological objects due to pressure plastic relaxation in close liquid phase inclusions. Problems of Cryobiology 2007; 17 (3): 272–282.
Pozdeev O.K. Medical microbiology. Ed. By V.I. Pokrovsky. Moscow: GEOTAR-MED, 2001.
Prisedsky Yu.G. Statistical processing of biological experiments results: Textbook Donetsk, 1999.
Pushkar N.S., Belous A.M., Itkin Yu.A. Low-temperature crystallization in biological systems Kiev: Naukova Dumka, 1977.
Sakun O.V., Maruschenko V.V., Kovalenko I.F. et al. Temperature effect on membrane permeability coefficient of yeast-like fungi Saccharomyces cerevisiae for water and cryoprotectants. Problems of Cryobiology 2009; 19, N1: 41–48.
Sakun O.V. Cryoinjury mechanisms in the yeast fungi Saccharomyces cerevisiae during freezing in dimethyl sulfoxide aqueous solution at a constant rate in cylindrical containers. Problems of Cryobiology 2010; 20 (1): 59–65.
Fuller B., Green C., Grischenko V.I. Cryopreservation for cell banking: current concepts at the turn of the 21st century. Problems of Cryobiology 2003; (2): 62–83.
Day J. G., Stacey G. N. Cryopreservation and freeze–drying protocols Totowa, NJ: Humana Press Inc., 2007.
Dumont F., Marechal P. A., Gervais P. Cell size and water permeability as determining factors for cell viability after freezing at different cooling rates. Applied and Environmental Microbiology 2004; 70 (1): 268–272.
Dumont F., Marechal P. A., Gervais P. Influence of cooling rate on Saccharomyces cerevisiae destruction during freezing: unexpected viability at ultra–rapid cooling rates. Cryobiology 2003; 46 (1): 33–42.
Gurina T.M., Pakhomov A.V., Kyryliuk A.L., Bozhok G.A. Developing protocol of testicular interstitial cell cryopreservation with consideration of determining temperature intervals for controlled cooling below –60°С. Cryobiology 2011; 62 (2): 107–114.
Han B., Bischof J.C. Direct cell injury associated with eutectic crystallization during freezing. Cryobiology 2004; 48 (1): 8–21.
Higgins A.Z., Cullen D.K., LaPlaca M.C., Karlsson J.O.M. Effects of freezing profile parameters on the survival of cryopreserved rat embryonic neural cells. J Neurosci Meth 2011; 201 (1): 9–16.
Kristiansen J. Leakage of a trapped fluorescent marker from liposomes: effects of eutectic crystallization of NaСl and internal freezing. Cryobiology 1992; 29 (5): 575–584.
Mazur P., Cole K.W. Roles of unfrozen fraction, salt concentration and changes in cell volume in the survival of frozen human erythrocytes. Cryobiology 1989; 26 (1): 1–29.
Mazur P. Freezing of living cells: mechanisms and implications. Am. J. Physiol. Cell Physiol 1984; 247 (3): 125–142.
Meryman H. T. Cryopreservation of living cells: principles and practice. Transfusion 2007; 47 (5): 935–945.
Morris G.J., Coulson G.E., Clarke K.J. Freezing injury in Saccharomyces cerevisiae: the effect of growth conditions. Cryobiology 1988; 25, (5): 471–482.
Seki S., Kleinhans F. W., Mazur P. Intracellular ice formation in yeast cells vs. cooling rate: predictions from modeling vs. experimental observations by differential scanning calorimetry. Cryobiology 2009; 58 (2): 157–165.
Smentek P., Windisch S. Z. Frage des Uberlebens von Helestammen unter flussigem Stickstoff. Zbl Bacteriol 1982; 3 (3): 432–439.
Toscano W.M., Cravalho E.G., Silvares O.M., Huggins C.E. The thermodynamics of intracellular ice nucleation in the freezing of erythrocytes. J Heat Transfer 1975; 97 (3): 326–332.
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2020 Tatyana M. Gurina, Igor P. Vysekantsev, Anna L. Polyakova
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
Авторы, публикующие в данном журнале, соглашаются со следующим:
- Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution License, которая позволяет другим распространять данную работу с обязательным сохранением ссылок на авторов оригинальной работы и оригинальную публикацию в этом журнале.
- Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договоренности, касающиеся не-эксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге), со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.
- Авторы имеют право размещать их работу в сети Интернет (например в институтском хранилище или персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу (См. The Effect of Open Access).
