ES2205554T3 - Metodo para crioconservacion. - Google Patents
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Abstract
Un método de crioconservación de material biológico, cuyo método comprende: proporcionar una muestra del material biológico, en la que una fase líquida de la muestra incluye al menos un soluto; hacer descender la temperatura de la muestra hasta un punto de nucleación en el que la nucleación de hielo puede producirse en la muestra; efectuar la nucleación de hielo en la muestra; y hacer descender la temperatura de la muestra no linealmente con respecto al tiempo desde el punto de nucleación hasta el punto de solidificación, caracterizado porque dicho descenso de la temperatura es tal que el régimen de cambio de la concentración de soluto en la fase líquida disminuye durante más del 80% del tiempo requerido para hacer descender la temperatura desde el punto de nucleación hasta el punto de solidificación.
Description
Método para crioconservación.
La presente invención se refiere a un método y un
aparato para crioconservar material biológico que incluye, por
ejemplo, suspensiones de células tales como embriones, gametos
(espermatozoides, oocitos) líneas de células, médula ósea, células
germinales de la sangre y similares; soluciones de proteínas y/o
otras sustancias biológicamente activas; y tejidos filtrados y
órganos, tecnológicos u obtenidos de una fuente natural.
La crioconservación es un procedimiento en el que
muestras tales como materiales biológicos son almacenadas a bajas
temperaturas. La crioconservación de material biológico como se ha
descrito anteriormente es generalmente efectuada congelando en
medios de retención apropiados, tales como bolsas flexibles,
ampollas de vidrio o plástico, o tubos de plástico (denominados
usualmente "pajas" en el campo de la crioconservación) de tipo
adecuado para el almacenaje de larga duración a las bajas
temperaturas empleadas.
Aunque la crioconservación ha sido extensamente
empleada para una diversidad de materiales biológicos, hay ciertos
materiales para los cuales no es adecuada. Por ejemplo, con ciertos
materiales, pueden producirse daños celulares en la descongelación.
Además, la crioconservación no es aplicable a tipos de células en
los que la recuperación al descongelarse puede ser baja o muy
variable, o incluso no existir. Por ejemplo, la recuperación en la
descongelación de espermatozoides humanos de baja fertilidad,
espermatozoides testiculares, espermatozoides de cerdo y similares
es generalmente baja o variable, y en otros casos tales como oocitos
de mamíferos, huevos de peces. embriones de peces, tejidos, órganos
o similares la supervivencia es inexistente.
Además, en el material crioconservado
descongelado, la supervivencia de las células puede depender de las
condiciones y técnicas empleadas, tales como una técnica de
nucleación apropiada, la adición de aditivos crioprotectores y
también del control del régimen de enfriamiento. La nucleación, por
ejemplo, se sabe que es un problema cuando no es controlada
exteriormente en las técnicas de crioconservación, y se produce en
una amplio intervalo de temperaturas por debajo del punto de fusión
de los materiales individuales. Si bien que algunos materiales
forman un núcleo a la temperatura del punto de fusión o justamente
por debajo, otros pueden no formar un núcleo hasta que la
temperatura ha alcanzado hasta 20ºC por debajo del punto de fusión,
por ejemplo, con suspensiones de células contenidas en pajas o
ampollas el margen de temperaturas es particularmente amplio, porque
el volumen de las suspensiones, y por consiguiente el número de
heteronúcleos, es pequeño y también porque los recipientes son
generalmente obturados antes de ser congelados, eliminando por tanto
la posibilidad de siembra mediante núcleos de hielo aéreos en el
congelador. La nucleación a temperaturas significativas alejadas de
los puntos de fusión de los materiales que requieren
crioconservación ha dado como resultado cambios en la temperatura
transitoria y muerte de las células incluso cuando los regímenes de
enfriamiento han sido aparentemente optimizados para la
supervivencia (Whittingham D.G., En el Simposio 52 de la Fundación
Ciba, Congelación de Embriones de Mamíferos, págs. 98 a 102,
1977).
Para que materiales biológicos formen un núcleo
de una manera reproducible, una práctica común es enfriar en primer
lugar los materiales a una temperatura inferior al punto de fusión
de los mismos, y entonces, transcurrido un corto periodo de
equilibrado térmico, formar un núcleo de hielo en el material
sobreenfriado. La nucleación (formación de núcleo) puede lograrse
mediante cualquiera de las técnicas siguientes: aplicación de pinzas
frías al exterior del material, mediante alambres fríos, mediante
dispositivos que emplean "efecto de Peltier inverso" o mediante
la aplicación de perturbaciones físicas. Un método alternativo para
garantizar la nucleación cerca del punto fusión es incorporar un
agente de nucleación de hielo en la suspensión biológica antes de la
reducción de temperatura. Ejemplos de agentes de nucleación de hielo
incluyen las denominadas bacterias de nucleación de hielo, por
ejemplo, Pseudomonas syringae, las proteínas activas de
bacterias de nucleación de hielo y compuestos orgánicos tales como
colesterol. Seguidamente a la nucleación y al crecimiento del
cristal inicial, se reanuda el enfriamiento de los materiales.
No obstante, la vigilancia del éxito del
procedimiento de nucleación y también del posterior crecimiento del
cristal ha demostrado ser un problema. En un equipo de congelación
de régimen controlado convencional, no es posible vigilar el
posterior crecimiento del cristal, que sigue a la nucleación, sin
retirar las pajas del equipo para la inspección visual. Un elevado
riesgo de fusión está asociado con tal retirada. Además, en la
actualidad ningún método es capaz en tales equipos de vigilar, de
una manera no invasiva, el éxito del procedimiento de
nucleación.
Asimismo, han sido encontrados problemas como
resultado de las técnicas empleadas para conocer la temperatura
después de la nucleación. Una práctica común durante la
crioconservación es la de enfriar los materiales biológicos, tanto
como es posible, con una reducción lineal en la temperatura con el
tiempo. El equipo de crioconservación está diseñado generalmente
para controlar el medio del material de una manera lineal, y que
depende de las características de transferencia de calor del equipo,
los materiales se enfrían de una manera más o menos lineal. Aunque
esta solución es conveniente para el diseño simple del equipo y ha
producido resultados aceptables con una diversidad de tipos de
células, ha demostrado no ser satisfactoria con un cierto número de
materiales celulares.
El documento WO 98/23907, publicación de EPC de
un Artículo 54(3), describe un aparato para congelar esperma.
El aparato comprende un recipiente que tiene medios de enfriamiento
con al menos una cara de contacto para contacto con la muestra de
células, y medios para controlar el régimen de enfriamiento y la
temperatura ambiente del recipiente.
El documento WO 96/02801 examina la importancia
de emplear un régimen de enfriamiento lineal a lo largo de toda la
fase de enfriamiento en la crioconservación, y se refiere a la
provisión de un montaje de enfriamiento capaz de obtener un régimen
sustancialmente lineal y reproducible de enfriamiento de las
muestras.
El documento 96/24018 se refiere a la
crioconservación de tejido de mamífero o cultivos vivos equivalentes
hechos mediante tecnología in vitro. El control de
temperatura emplea descenso de temperatura lineal, pero diferentes
regímenes de descenso de la temperatura lineal son respectivamente
empleados en diferentes etapas del procedimiento de
crioconservación. Mas particularmente, la temperatura se hace
descender inicialmente a un régimen de -10,0ºC/minuto en el
intervalo de temperaturas de equilibrio de las fases sólida/líquida
para un crioprotector empleado, y a continuación de la propagación
de los cristales de semilla de hielo a través de todo el
enfriamiento del crioprotector es reanudado con un régimen
comprendido entre -0,02 y alrededor de -0,3ºC/minuto.
El documento US 4.799.358 describe la congelación
de material biológico, y también emplea un descenso de la
temperatura lineal pero con diferentes regímenes de descenso de la
temperatura lineal que se emplean respectivamente en diferentes
etapas del procedimiento de congelación. Por ejemplo, la temperatura
típicamente se hace descender inicialmente a un régimen de
-0,5ºC/minuto entre +20ºC y -7ºC y entonces a -0,3ºC/minuto entre
-7ºC y -35ºC.
La utilización de regímenes de enfriamiento no
lineales ha sido también examinada en la técnica anterior. El
documento WO 91/01635 se refiere a un procedimiento de enfriamiento
y a un aparato en el que el material que se congela es sometido a un
régimen mayor de extracción de calor cuando el calor latente está
siendo eliminado durante la nucleación, que cuando el material está
más frío. El documento WO 91/01635 indica que los regímenes de
extracción de calor pueden no ser lineales, pero no proporciona una
guía clara en cuanto a los parámetros empleados en la extracción de
calor no lineal.
Los autores de la invención han ideado ahora un
método y un aparato para crioconservar material biológico, cuyo
método y aparato reducen o alivian los problemas asociados con la
técnica anterior. En particular, se han ideado un método y un
aparato para reducir o superar los problemas asociados con la herida
de congelación celular.
Según la presente invención, se proporciona un
método para crioconservar material biológico, cuyo método comprende:
proporcionar una muestra de material biológico, en el que una fase
líquida de la muestra incluye al menos un soluto; reducir la
temperatura de la muestra hasta un punto de nucleación en el que
puede ocurrir la nucleación de hielo en la muestra; efectuar la
nucleación de hielo en la muestra; y reducir la temperatura de la
muestra a partir del punto de nucleación hasta el punto de
solidificación de la misma, caracterizado porque la reducción de
temperatura desde el punto de nucleación hasta el punto de
solidificación no es lineal, por lo que el régimen de cambio de la
concentración de soluto en la fase líquida disminuye durante más del
80% del tiempo requerido para hacer descender la temperatura desde
el punto de nucleación hasta el punto de solidificación.
Preferiblemente, en el método de la invención la
fase líquida es acuosa y, preferiblemente, la muestra biológica está
suspendida o disuelta en la misma.
El término "punto de solidificación", como
se usa en esta memoria, designa la temperatura a la cual
sustancialmente toda la fase líquida de la muestra se solidifica, o
vitrifica. Esta temperatura puede ser determinada a partir de un
diagrama de fases o puede ser medida mediante un calorímetro de
exploración diferencial. Para soluciones simples, el punto de
solidificación es la temperatura eutéctica.
Preferiblemente, el método de la presente
invención comprende determinar el punto de fusión de la muestra.
Adecuadamente, el punto de fusión puede ser determinado basándose en
la osmolalidad de la fase líquida, y un método según la presente
invención comprende además adecuadamente determinar la osmolalidad
de la fase líquida. La osmolalidad puede ser determinada mediante
cualquier procedimiento adecuado conocida en la técnica, tal como el
de osmometría del punto de solidificación, o puede ser calculada a
partir de la composición de la fase líquida. El diagrama de fases de
equilibrio durante la solidificación o congelación puede ser
construido mediante un método apropiado, que incluye la medición
experimental, mediante referencia a un texto estándar (por ejemplo
Rasmussen & Mckenzie, Nature 220, 1315 a 1317, 1968, Shephard y
otros, Criobiología 13, 9 a 23, 1976, Lane, Ind. Engr. Chem. 17,924,
1925). Para soluciones con diagramas de fase incompletos o no
publicados, y para soluciones mezcladas complejas, el diagrama de
fase puede obtenerse aproximadamente mediante cualquier sistema bien
definido, por ejemplo glicerol y agua (Lane, Ind. Engr. Chem.
17,924, 1925).
El método según la presente invención incluye
preferiblemente determinar el punto de nucleación de la muestra.
Preferiblemente el punto de nucleación deberá ser sustancialmente
próximo al punto de fusión. En una realización particular preferida,
el punto de nucleación no deberá estar a menos de alrededor de 4ºC
por debajo del punto de fusión. Incluso más preferiblemente, el
punto de nucleación no deberá estar a menos de alrededor de 2ºC por
debajo del punto de fusión. La nucleación de hielo puede lograrse
empleando cualquiera de las técnicas de la técnica anterior
sustancialmente con se ha descrito en esta memoria
anteriormente.
En una primera realización de la presente
invención, el método puede comprender además una operación de
reequilibrado térmico a continuación de la nucleación. En una
segunda realización de la presente invención, por ejemplo, en la que
grandes volúmenes de muestras (tales como suspensiones de células, o
tejidos u órganos filtrados) se están crioconservando en bolsas
flexibles, no se efectúa reequilibrado alguno.
Sustancialmente como se ha descrito anteriormente
en esta memoria, el descenso de temperatura desde el punto de
nucleación hasta el punto de solidificación no es lineal, de modo
que el régimen de cambio de la concentración de soluto en la fase
líquida disminuye durante más del 80% del tiempo requerido para
hacer descender la temperatura desde el punto de nucleación hasta el
punto de solidificación. Se apreciará, sin embargo, que cualquier
perfil térmico particular, tal como uno no lineal, dependerá
sustancialmente del material biológico que se crioconserva, la
concentración del mismo, la concentración de soluto o
concentraciones y también la presencia de cualquier otro aditivo en
la muestra.
Se prefiere particularmente además que el
descenso de temperatura desde el punto de nucleación hasta el punto
de solidificación sea no lineal de modo que el régimen de cambio de
la concentración de soluto en la fase líquida disminuya durante más
del 90% del tiempo requerido para hacer descender la temperatura
desde el punto de nucleación al punto de solidificación.
Ventajosamente, el cambio en la concentración de soluto durante el
tiempo requerido para hacer descender la temperatura desde el punto
de nucleación hasta el punto de solidificación es muy aproximado
a:
A = 26,9 \ + \ 30,6 \
tg^{-1} \ \{(t \ + \ t_{0} \ - \ 0,385)/1,17
\}
donde t es el tiempo en el que la temperatura
empieza a descender desde el punto de nucleación, y t_{0} se
determina a partir de la concentración A_{0} según la
ecuación
t_{0} = 0,385 \ + \ 1,17 \
tg \ \{0,0327(A_{0} \ - \ 26,9)
\}
Típicamente, la muestra empleada en un método
según la presente invención contiene uno o más crioprotectores. Un
crioprotector adecuado puede incluir una solución de glicerol,
fructosa y citrato de sodio.
El método según la presente invención implica
además preferiblemente determinar el tiempo que requerirá hacer
descender la temperatura de modo no lineal desde el punto de
nucleación hasta el punto de solidificación. El tiempo transcurrido
desde el punto de nucleación hasta el punto de solidificación puede
depender de un cierto número de factores, tales como el material
biológico que se crioconserva, y adecuadamente también del
crioprotector empleado, puede ser determinado de diversas
maneras.
Por ejemplo, el tiempo transcurrido puede
adecuadamente corresponder de modo sustancial al tiempo que
requeriría descender del punto de nucleación al punto de
solidificación empleando el régimen lineal óptimo de enfriamiento
para un material biológico seleccionado. El régimen lineal óptimo de
enfriamiento para espermatozoides de mamíferos es de -10ºC y
-0,3ºC para embriones de mamíferos. Este régimen lineal óptimo de enfriamiento puede ser estimado basándose en el conocimiento de los parámetros biofísicos que determinan el comportamiento osmótico durante la solidificación.
-0,3ºC para embriones de mamíferos. Este régimen lineal óptimo de enfriamiento puede ser estimado basándose en el conocimiento de los parámetros biofísicos que determinan el comportamiento osmótico durante la solidificación.
Particularmente para las suspensiones de células,
tejidos filtrados u órganos, no obstante, el tiempo transcurrido
durante el empleo del enfriamiento no lineal en la presente
invención pude ser determinado modelando el comportamiento osmótico
durante la solidificación. Consecuentemente, el tiempo transcurrido
puede ser determinado seleccionando el tiempo más corto que logra
suficiente pérdida de agua para evitar sustancialmente cualquier
formación de hielo intracelular en las células del material
biológico, durante cualquiera de las operaciones de reducción de la
temperatura empleadas en la presente invención.
El material biológico empleado en un método según
la presente invención comprende adecuadamente suspensiones de
células, tales como embriones, gametos (espermatozoides, oocitos),
líneas de células, médula ósea, células germinales sanguíneas, o
similares; soluciones de proteínas y/o otras sustancias
biológicamente activas; y tejidos filtrados y órganos, tecnológicos
u obtenidos de una fuente natural.
El material biológico sustancialmente como se ha
descrito anteriormente en esta memoria puede ser proporcionado
crioconservado mediante un método sustancialmente como el descrito
anteriormente en esta memoria.
Un aparato adecuado para crioconservar un
material biológico de acuerdo con el método de la invención
comprende medios para recibir una o más muestras del material
biológico, en las que una fase líquida de la muestra o muestras
incluye al menos un soluto, medios para hacer descender la
temperatura de la muestra o muestras hasta un punto de nucleación de
la misma en el puede producirse la nucleación de hielo en la muestra
o muestras, medios para efectuar la nucleación de hielo en la
muestra o muestras; y medios para hacer descender la temperatura de
la muestra o muestras desde el punto de nucleación hasta un punto de
solidificación de las mismas, caracterizado porque los medios para
hacer descender la temperatura la hacen descender de un modo no
lineal desde el punto de nucleación hasta el punto de
solidificación, por lo que el régimen de cambio de la concentración
de soluto en la fase líquida disminuye durante más del 80% del
tiempo requerido para hacer descender la temperatura desde el punto
de nucleación hasta el punto de solidificación.
Adecuadamente los medios de recepción del aparato
están dimensionados de modo que son adecuados ara recibir los medios
de retención de muestras generalmente empleados en la
crioconservación tales como tubos de plástico (comúnmente conocidos
en el campo de la crioconservación como "pajas") para la
muestra o muestras biológicas. Apropiadamente, los medios de
recepción pueden comprender un soporte ranurado (mecanizado
típicamente) para los medios de retención tales como pajas, y pueden
generalmente comprender un material térmicamente conductor adecuado.
Generalmente, el soporte ranurado está dispuesto de modo
sustancialmente horizontal para recibir las pajas. Alternativamente,
donde los medios de retención comprenden ampollas de plástico o
viales de vidrio, el soporte puede comprender aberturas dispuestas
de modo sustancialmente vertical para recibir estos medios de
retención. Donde se emplean ampollas de plástico como medios de
retención, es generalmente preferible emplear tapas transparentes
para las ampollas para facilitar la detección de la nucleación
sustancialmente como se describe en esta memoria más adelante.
El aparato comprende apropiadamente además medios
para iluminar una o más muestras biológicas dispuestas en el mismo.
Los medios de iluminación pueden comprender simplemente una fuente
luminosa disponible remotamente con relación a los medios de
recepción para iluminar las pajas o similares. Alternativamente, los
medios de iluminación pueden comprender medios de enchufe
transparentes para iluminar axialmente las muestras que están
crioconservadas según la presente invención. En el último caso, la
presencia de hielo puede ser indicada por la forma de la dispersión
lateral de un haz luminoso axial resultante.
Puede ser conveniente que los medios de recepción
estén adaptados (por ejemplo por el color de la superficie y/o la
modificación del acabado) para mejorar la detección del contraste
óptico que se produce después de la nucleación. Adecuadamente, un
indicador puede ser incluido en una muestra que está crioconservada
según la presente invención de modo que los cambios en propiedades
físicas seleccionadas de la muestra pueden ser detectados a
continuación de la formación de hielo. Por ejemplo, puede emplearse
un indicador de pH capaz de proporcionar una indicación
colorimétrica del cambio de pH.
Se prefiere además que el aparato comprenda
medios adicionales para ver una muestra o muestras dispuestas en el
mismo. Por ejemplo, los medios de recepción pueden estar dispuestos
adecuadamente dentro de una cámara de la que al menos una porción de
pared comprende un material transparente que permite la visión de
una muestra o muestras dispuestas en la cámara. La porción de pared
puede comprender un material aislante, tal como Perspex, y puede
además estar provista de una cubierta aislante que puede ser
retirada para permitir la inspección de una muestra o muestras que
estén crioconservadas según la presente invención. De esta manera,
si la nucleación no ha sido satisfactoria esta puede ser detectada y
sustancialmente rectificada. Por ejemplo, la nucleación puede ser
repetida para una muestra o muestras que ha sido detectado que no
han experimentado previamente la nucleación, y esto no será
perjudicial para las muestras en el aparato según la presente
invención que han experimentado previamente una nucleación
satisfactoria.
Este aspecto de la presente invención es
particularmente ventajoso, pues una detección satisfactoria de
nucleación de hielo puede ser un parámetro importante en la
consecución de una crioconservación satisfactoria.
Los medios para hacer descender la temperatura
empleados en el aparato destinado a ser usado en la presente
invención pueden comprender un bucle de realimentación que incorpore
medios de medición de la temperatura, un controlador y un calentador
de película fina.
La presente invención se ilustrará además
mediante las figuras y el ejemplo siguientes, que no limitan el
alcance de la invención en modo alguno.
La figura 1 es una vista lateral de un soporte
(1) para recibir horizontalmente pajas (2) que contienen
suspensiones que han de ser crioconservadas, en el que las
suspensiones están iluminadas por una fuente luminosa (3)
remota;
la figura 2 es una vista en planta del soporte
(1) mostrado en la figura 1;
la figura 3 es una vista lateral de un soporte
(1) para recibir pajas (2) dispuestas horizontalmente que contienen
suspensiones que han de ser crioconservadas, en el que las
suspensiones están iluminadas por medio de guías (8) de luz;
la figura 4 es una vista en planta del soporte
(1) mostrado en la figura 3;
la figura 5 es una vista lateral de un
refrigerador pasivo para ser usado en el método según la presente
invención.
Las figuras 1 y 2 muestran un soporte (1) de
suspensiones en el que las suspensiones están iluminadas mediante
una fuente luminosa (3). La fuente luminosa (3) está posicionada de
modo que permite que el hielo dentro de las pajas (2) sea
visualizado a través de una ventana (4) de observación. El calor se
extrae continuamente del soporte por medio de una placa (5) aislante
a un absorbedor (6) de calor. La temperatura del soporte (1) es
medida mediante cualquier técnica adecuada, tal como mediante un
termopar (no mostrado) y un calentador (7) de película fina se usa
entonces para controlar la temperatura del soporte (1) como se
requiera. El control de la temperatura durante la solidificación se
logra usando cualquier controlador adecuado que pueda ser programado
para lograr regímenes no lineales del cambio de temperatura.
Las figuras 3 y 4 muestran un soporte (1) en el
que las pajas (2) están iluminadas axialmente por medio de guías (8)
de luz en el extremo de las pajas (2). La fuente luminosa (3)
proporciona luz a la guía (8).
La figura 5 muestra un refrigerador pasivo
adecuado para ser usado en el método según la presente
invención. La temperatura del soporte (1) hasta la nucleación de hielo de las suspensiones es controlada por el calentador (7) de película fina rebajando la refrigeración en el absorbedor (6) de calor. Dos placas (5) y (9) aislantes se usan con un calentador (10) de película delgada entre ellas. El calentador (10) se usa para mantener la temperatura en la superficie inferior de la placa (5) aislante superior a una temperatura (T_{1}) predeterminada. Después de la nucleación, el calentador (7) superior es desconectado y el soporte (1) enfría pasivamente a la temperatura T_{1}. Después de un periodo de tiempo predeterminado el segundo calentador (10) es desconectado y el soporte (1) enfría a la temperatura del absorbedor (6) de calor.
invención. La temperatura del soporte (1) hasta la nucleación de hielo de las suspensiones es controlada por el calentador (7) de película fina rebajando la refrigeración en el absorbedor (6) de calor. Dos placas (5) y (9) aislantes se usan con un calentador (10) de película delgada entre ellas. El calentador (10) se usa para mantener la temperatura en la superficie inferior de la placa (5) aislante superior a una temperatura (T_{1}) predeterminada. Después de la nucleación, el calentador (7) superior es desconectado y el soporte (1) enfría pasivamente a la temperatura T_{1}. Después de un periodo de tiempo predeterminado el segundo calentador (10) es desconectado y el soporte (1) enfría a la temperatura del absorbedor (6) de calor.
Los espermatozoides humanos normales fueron
diluidos en una solución crioprotectora que contenía glicerol,
fructosa y citrato de sodio antes de la congelación. La osmolalidad
de la suspensión de células fue medida y era de 1430 mOsm/Kg
mediante osmometría de punto de congelación, equivalente a una
solución de glicerol acuosa de 13,5 w/v. La curva de temperatura en
función del tiempo para lograr un cambio en la concentración de
soluto de la fracción descongelada que estuvo disminuyendo durante
>90% del tiempo transcurrido fue determinada entonces y se
muestra en la figura 6 junto con la curva calculada de concentración
en función del tiempo mostrada en la figura 7. El tiempo
transcurrido desde -5ºC (la temperatura de nucleación) hasta -45ºC
(la temperatura eutéctica para glicerol/agua) fue de 4 minutos.
Pajas (0,25 ml IMV, L'Aigle France) fueron
llenadas con la suspensión de células y obturadas con polvo de PVA.
Las pajas fueron colocadas en el aparato del tipo mostrado en la
figura 1 y enfriadas desde 20ºC a -5ºC a un régimen de 2ºC/min. A
-5ºC las pajas fueron nucleadas dentro del equipo tocando la paja en
la superficie libre de la columna líquida con una herramienta de
nucleación que había sido enfriada mediante inmersión en nitrógeno
líquido. La confirmación de que se había formado hielo en todas las
pajas fue obtenida por observación directa de las pajas iluminadas
sobre la placa de refrigeración. La temperatura de las pajas se
redujo entonces a -45ºC siguiendo la curva de temperatura tiempo
mostrada en la figura 6. Las pajas fueron entonces enfriadas a
-100ºC a un régimen de 10ºC/min y transferidas entonces a nitrógeno
líquido para almacenamiento. Cuando se necesitaron las pajas fueron
descongeladas a la temperatura ambiente y evaluada la movilidad.
Con todas las muestras de espermatozoides
examinadas de espermatozoides congelados mediante un método según la
presente invención la recuperación era significativamente más alta
que con los espermatozoides congelados mediante un protocolo de
refrigeración de fase de vapor pasiva o mediante congelación lineal
a un régimen de -10ºC/min dentro de un congelador de régimen
controlado convencional. Por ejemplo, con espermatozoides de una
eyaculación, el enfriamiento de fase de vapor produjo el 60% de
espermatozoides móviles al ser descongelados mientras que, el
enfriamiento lineal dentro de un congelador de régimen controlado
produjo el 66%, las muestras congeladas mediante un método según la
presente invención tuvieron una recuperación en la descongelación
del 88%.
Claims (11)
1. Un método de crioconservación de material
biológico, cuyo método comprende: proporcionar una muestra del
material biológico, en la que una fase líquida de la muestra incluye
al menos un soluto; hacer descender la temperatura de la muestra
hasta un punto de nucleación en el que la nucleación de hielo puede
producirse en la muestra; efectuar la nucleación de hielo en la
muestra; y hacer descender la temperatura de la muestra no
linealmente con respecto al tiempo desde el punto de nucleación
hasta el punto de solidificación, caracterizado porque dicho
descenso de la temperatura es tal que el régimen de cambio de la
concentración de soluto en la fase líquida disminuye durante más del
80% del tiempo requerido para hacer descender la temperatura desde
el punto de nucleación hasta el punto de solidificación.
2. Un método según la reivindicación 1, que
comprende además determinar el punto de fusión de la muestra.
3. Un método según las reivindicaciones 1 ó 2,
que comprende además determinar la osmolalidad de la fase
líquida.
4. Un método según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, que comprende además determinar el punto de
nucleación de la muestra.
5. Un método según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, en el que el punto de nucleación no debe ser
menor de alrededor de 4ºC por debajo del punto de fusión.
6. Un método según la reivindicación 5, en el que
el punto de nucleación no debe ser menor de
alrededor de 2ºC por debajo del punto de fusión.
alrededor de 2ºC por debajo del punto de fusión.
7. Un método según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 6, en el que el método comprende además la
operación de reequilibrado térmico que sigue a la nucleación.
8. Un método según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 7, en el que el descenso de la temperatura
desde el punto de nucleación hasta el punto de solidificación es no
lineal de modo que el régimen de cambio de la concentración de
soluto en la fase líquida disminuye durante más del 90% del tiempo
requerido para hacer descender la temperatura desde el punto de
nucleación hasta el punto de solidificación.
9. Un método según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 8, en el que el cambio en la concentración de
soluto durante el tiempo requerido para hacer descender la
temperatura desde el punto de nucleación hasta el punto de
solidificación es muy aproximado a
A = 26,9 \ + \ 30,6 \
tg^{-1} \ \{(t \ + \ t_{0} \ - \ 0,385)/1,17
\}
donde t es el tiempo en el que la temperatura
empieza a descender desde el punto de nucleación, y t_{0} se
determina a partir de la concentración A_{0} según la
ecuación
t_{0} = 0,385 \ + \ 1,17 \
tg \ \{0,0327(A_{0} \ - \ 26,9)
\}
10. Un método según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 9, en el que la muestra contiene un
crioprotector.
11. Un método según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 10, en el que la muestra contiene un agente de
nucleación de hielo.
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