SU1089090A1 - N-oxyethylhepta(oxyethylene)-morpholine as cryoprotector - Google Patents

N-oxyethylhepta(oxyethylene)-morpholine as cryoprotector Download PDF

Info

Publication number
SU1089090A1
SU1089090A1 SU833575604A SU3575604A SU1089090A1 SU 1089090 A1 SU1089090 A1 SU 1089090A1 SU 833575604 A SU833575604 A SU 833575604A SU 3575604 A SU3575604 A SU 3575604A SU 1089090 A1 SU1089090 A1 SU 1089090A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
cells
cryoprotectant
morpholine
compound
formula
Prior art date
Application number
SU833575604A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Людмила Анатольевна Ханина
Тамара Павловна Линник
Мария Иосифовна Шраго
Юрий Владимирович Калугин
Елена Николаевна Черныш
Виктор Степанович Белоконь
Павел Тихонович Берус
Галина Борисовна Герус
Original Assignee
Институт проблем криобиологии и криомедицины АН УССР
Украинский Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Экспериментальной Ветеринарии
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт проблем криобиологии и криомедицины АН УССР, Украинский Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Экспериментальной Ветеринарии filed Critical Институт проблем криобиологии и криомедицины АН УССР
Priority to SU833575604A priority Critical patent/SU1089090A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1089090A1 publication Critical patent/SU1089090A1/en

Links

Abstract

Н-Оксиэтилгепта(оксиэтилен)-морфол ин формулы / / Л (СН2-СН20)7 - CHj CHjO в качестве криопротектора.H-hydroxyethylhepta (oxyethylene) -morphol in the formula / L (CH2-CH20) 7 - CHj CHjO as a cryoprotectant.

Description

эоeo

со Изобретение относитс  к химическом соединению, конкретно к N-оксиэтилгепта (оксиэтилен)-морфолину формулы (oia-CHto)7 сн,сн,о ( используемому в качестве криопротектора , и может найти применение при низкотемпературном консервировании  дро содержащих клеток, в частности клеточных культур, выделенных из раз личных органов животных. Наиболее близким по структуре к соединению формулы (j)  вл етс  N-OK сиэтилморфолин формулы , sCHjCHjOH v который используют дл  изучени  кин тики оксиэтилировани  аминов l Известен диметилсульфоксид (ДМСО используемьй в качестве криопротектора при низкотемпературном консервировании биологических объектов, в частности, культур клеток . Однако ДМСО нар ду с защитными свойствами (предупреждающими или ос лабл ющими повреждающее действие замораживани  и оттаивани  на клето ные культуры при их низкотемператур ном консервировании) может оказыват токсическое действие на биологические объекты. В случае проникновени  его внутрь клетки возникает осмотический градиент на границе клетка околоклеточна  среда, который при переносе клетки в изоосмотические услови  может оказатьс  причиной ги бели живых структур. Дл  предупрежд ни  указанного повреждакщего действи приходитс  удал ть криопротектор из клеток перед переводом их в физиоло гическую осмотическую среду. .Удаление криопротектора из клеток усложн ет и удорожает весь процесс криоконсервировани . Таким образом, ДМСО требует отмывани  клеток после размораживани , чтоусложн ет процесс консервировани , поскольку при отмывании необходимо соблюдать строгую асептику, и делает его дорогосто щим (применение специальных сред, зан тость дополнительного , персонала). Он не экономичен , поскольку примен етс  в относительно высоких концентраци х (до 10%). Формирование моносло  кле1 0 2 точных культур, Чюдвергавшихс -замораживанию под его защитой, происходит только на 4-5 сут. Он неустойчив при хранении: разлагаетс  с образованием серосодержащих продуктов, обладающихорезким непри тным запахом (cpoij хранени  до 1 мес.). Цель изобретени  - упрощение и удешевление процесса криоконсервировани , а также повышение степени защиты биологических культур при низкотемпературном консервировании. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в качестве криопротектора приме„ ют соединение формулы (l). Соединение формулы (1) получают взаимодействием морфолина с окисью этилена при 90-100с в атмосфере азота и давлении 800-1000 кПа. . 85г(1 моль) свежеперегнанного морфолина помещают в обогреваемый реактор из нержавеющей стали, снабженный электромешалкой , термопарой и устройством дл  дискретной подачи окиси этилена и системой охлаждени , и нагревают до 60-80°С. В реакционную смесь медленно порци ми по 5-10 мл подают 4-40 г (8 моль) окиси этилена, регулиру  давление в пределах 800-1000 кПа. Реакцию провод т в атмосфере азота, не допуска  повьпиени  температуры вьш1е 90-100 С. Реакционную смесь после подачи .всей окиси этилена выдерживают 1-1,5 ч при 70-75°С, периодически продува  реактор азотом. Очитку полученной темноокрашенной жидкости (420 г) производ т путем многократной (3-5 раз) обработки разбавленного 3-4 раза водного раствора активированным углем марки А, катионообменной смолой Ку-2-8с. Воду и невошёдший в реакцию исходный морфолин от синтезированного соединени  отдел ют, отгон   их в вакууме (0,45 кПа, 27-3lc). Выход соединени  (J) 380 г (90%). Продукт синтеза подвергают дальнейшему вакуумному фракционированию, отдел   низкомолекул рные олигомеры 0,А-0,5 кПа, 100-150°С). Выход соединени  формулы (I) 320 г (77%). Строение полученного соединени  подтверждаетс  данными элементного анализа, определени  молекул рной массы и ИК-спектроскопии. Найдено,%: С 55,01; Н 9,72-; N 3,08. Вычислено, %: С 54,66; Н 9,33; N 3,19. Молекул рна  масса расчетна  436, экспериментальна  А25. ИК-спектры сн ты на спектрофотометре Spekord-75 в кюветах CaFj. Толщина сло  0,8 мм, растворитель , остаточное содержание влаги в образце не превышает О,1%, При сравнении ИК-спектров получен ного соединени  и исходного морфолин оказалось, что наиболее сильные разл чи  наблюдаютс  в области поглощени  валентных колебаний амино- и оксигрупп (3600-3200 см). Если в спектре исходного соединени  поглощение с макс мумом средней интенсивности по вл етс  полоса поглощени  при 3320 см , относ ща с  к валентным колебани м аминогруппы , то в спектре оксиэтилированн го производного вместо нее по вл етс широка  сложна  полоса поглощени  при ЗАОО-3595 см , обусловленна  ва лентными колебани ми ассоциированных гидроксильных групп полиоксиэтиленовой цепи.j Отсутствие полосы, обусловленной колебани ми аминогруппы в ИК-спектре полученного соединени , свидетельствует об отсутствии в целевом проду те непрореагировавшего исходного сое динени . Полосы поглощени  валентных и деформационных колебаний CHj-rpynn в области 3000-2800 и 1400-1200 см отражают характер поглощени  колебаний полиоксиэтиленовой цепи. Исследование криопротекторных свойств.соединени  формулы (I) прово д т следующим образом. Суспензию клеток почки эмбриона свиньи в рсенизированную (СПЭВ) 242 пассажа и :криопротектор , N-оксиэтилгепта (оксиэтилен) -морфолин охлаж дают в холодильнике до 4°С, после чего к суспензии при осторожном перемешивании в соотношении 1:1 добавл ют раствор криопротектора, приготовленный на среде 199 с рН 7,4 Концентраци  клеток (конечна ) в суспензии 8 млн в 1 мл. Клетки выращивают в монослое на среде 199 с добавлением 10% сыворотки крови крупного рогатого скота иПО 100 ед. пенициллина натриевой соли и стрептомицина хлоркальциевого комплекса на 1 мл питательной среды. Выбор оптимальной концентрации криопротектора и режима охлаждени  клеток осуществл ют в услови х многофакторного эксперимента при разных концентраци х криопротектора от 1,5 до 15% (конечна  концентраци ) и скорост х охлаждени .- Наилучшие результаты получают при использоваНИИ криопротектора в 4,5-5,5%-ной концентрации. При более низких и при более высоких (15%) концентраци х формирование моносло  значительно (в 2-3 раза) запаздывает по сравнению с контролем (нативный материал). При этом монослой выполн ют отдельными островками, в р де случаев-сливающимис , его рисунок сглажен. Требуетс  проводить замену питательной среды (1-3 раза) или пересев клеток. Таким образом, Отклонение концентрации криопротектора от оптимума приводит к тому, что врем  форг ровани  моносло  в 2-3 раза превьш1ает врем  его выполнени  при оптимальной концентрации . Суспензию клеток, смешанную с криопротектором, инкубируют при Д С в течение 15 мин,, затем разливают в стекл нные ампулы по 2 мл, которые после запаивани  помещают в контейнеры . Весь период эквилибрации клеток в среде криопротектора составл ет 40 мин. Замораживание суспензии ведут по двухэтапной программе: со скоростью . мин до затем 1и С/мин до -196 С. Оттаивание провод т в вод ной бане при 41 С. После оттаивани  жизнеспособность клеток оценивают по результатам прижизненной окраски трипановым синим (86%). По морфологическим признакам клетки СПЭВ сохран ют в монослое эпителиоподобную форму, имеют вид неправильного четырехугольника. Цитоплазма клеток гомогенна , немного мелкозерниста . Ядра клеток округлой формы, реже овальной с 2-5  дрьпиками. Митотическа  активность размороженных клеток не отличаетс  от клеток , не подвергшихс : замораживанию (контроль).,В первые сутки роста после размораживани  в культуральной среде на матрасах митотическа  активность составл ет 33,3+1,5%, на вторые сутки 39,0+6,1% и на третьиThe invention relates to a chemical compound, specifically to N-hydroxyethylhepta (oxyethylene) -morpholine of the formula (oia-CHto) 7 dn cn, o (used as a cryoprotectant, and may find use in the low-temperature preservation of nuclei containing cells, in particular cell cultures isolated from various organs of animals. The structure closest to the compound of formula (j) is the N-OK seethylmorpholine of the formula, sCHjCHjOH v, which is used to study aminic oxyethylation kinetics l Dimethyl sulfoxide is known (DMSO used as a cryoprotectant in low-temperature preservation of biological objects, in particular, cell cultures. However, DMSO, along with protective properties (preventing or reducing the damaging effects of freezing and thawing on cell cultures during their low-temperature preservation), can have a toxic effect on biological objects In the case of its penetration into the cell, an osmotic gradient arises at the border of the cell in the cell-free medium, which, when transferred to an isoosmotic cell conditions may be the cause of the death of living structures. In order to prevent this damage, it is necessary to remove the cryoprotectant from the cells before transferring them to the physiological osmotic medium. Removing the cryoprotectant from the cells complicates and increases the cost of the whole process of cryopreservation. Thus, DMSO requires cell washing after defrosting, which complicates the process of preservation, since strict asepsis must be observed when washing, and makes it expensive (use of special media, additional staffing). It is not economical because it is used in relatively high concentrations (up to 10%). The formation of a monolayer glue1 0 2 exact cultures, Chyudvergavs with freezing under his protection, occurs only at 4-5 days. It is unstable during storage: decomposes with the formation of sulfur-containing products that have a sharp unpleasant smell (stored for up to 1 month). The purpose of the invention is to simplify and reduce the cost of the cryopreservation process, as well as to increase the degree of protection of biological cultures during low temperature canning. This goal is achieved by using a compound of formula (l) as a cryoprotectant. The compound of formula (1) is obtained by reacting morpholine with ethylene oxide at 90-100 ° C under a nitrogen atmosphere and a pressure of 800-1000 kPa. . 85 g (1 mol) of freshly distilled morpholine is placed in a heated stainless steel reactor equipped with an electric stirrer, a thermocouple, and a device for the discrete feeding of ethylene oxide and a cooling system, and heated to 60-80 ° C. 4-40 g (8 mol) of ethylene oxide are slowly fed in portions of 5-10 ml into the reaction mixture, adjusting the pressure in the range of 800-1000 kPa. The reaction is carried out in an atmosphere of nitrogen, preventing the temperature from exceeding 90-100 ° C. The reaction mixture after feeding in the whole of ethylene oxide is kept for 1-1.5 hours at 70-75 ° C, periodically flushing the reactor with nitrogen. The resulting dark-colored liquid (420 g) is cleaned by repeatedly (3-5 times) processing a 3-4-fold diluted aqueous solution with grade A activated carbon and Ku-2-8c cation-exchange resin. Water and non-reacted initial morpholine are separated from the synthesized compound; they are distilled off in vacuum (0.45 kPa, 27-3lc). The yield of compound (J) 380 g (90%). The product of the synthesis is subjected to further vacuum fractionation (low molecular weight oligomers 0, A-0.5 kPa, 100-150 ° C). Yield of compound of formula (I) 320 g (77%). The structure of the obtained compound is confirmed by elemental analysis, molecular weight and IR spectroscopy. Found,%: C 55.01; H 9.72-; N 3.08. Calculated,%: C 54.66; H 9.33; N 3.19. Molecular weight calculated 436, experimental A25. IR spectra were taken on a Spekord-75 spectrophotometer in CaFj cells. The thickness of the layer is 0.8 mm, the solvent, the residual moisture content in the sample does not exceed 0, 1%. When comparing the IR spectra of the obtained compound and the initial morpholine, it turned out that the strongest discontinuities are observed in the absorption region of the valence vibrations of the amino and oxy groups ( 3600-3200 cm). If in the spectrum of the starting compound the absorption with a maximum of average intensity appears in the absorption band at 3320 cm, referring to the stretching vibrations of the amino group, then in the spectrum of the ethoxylated derivative instead of it there appears a broad complex absorption band at COO -3595 cm, caused by the valence vibrations of the associated hydroxyl groups of the polyoxyethylene chain.j The absence of a band due to the vibrations of the amino group in the IR spectrum of the obtained compound indicates the absence in the target product React union of starting soybeans. The absorption bands of valence and deformation vibrations of CHj-rpynn in the region of 3000-2800 and 1400-1200 cm reflect the nature of the absorption of vibrations of the polyoxyethylene chain. A study of the cryoprotective properties of the compound of formula (I) is carried out as follows. A suspension of kidney cells of a pig embryo in a passage 242 (SPEV) 242 passage and: cryoprotectant, N-hydroxyethylhepta (oxyethylene) morpholine is cooled in a refrigerator up to 4 ° C, after which a suspension of cryoprotector is added to the suspension with gentle mixing in a 1: 1 ratio, prepared on medium 199 with a pH of 7.4. The concentration of cells (final) in a suspension of 8 million in 1 ml. Cells are grown in monolayer on medium 199 with the addition of 10% blood serum of cattle IPO 100 units. penicillin sodium salt and streptomycin calcium chloride complex in 1 ml of nutrient medium. The choice of the optimal cryoprotectant concentration and cell cooling mode is carried out in a multifactorial experiment with different cryoprotectant concentrations from 1.5 to 15% (final concentration) and cooling rates. The best results are obtained when using the CRI protector 4.5-5, 5% concentration. At lower and at higher (15%) concentrations, the formation of a monolayer is significantly (2-3 times) delayed compared to the control (native material). In this case, the monolayer is made up of separate islands, in a number of cases - merging, its design is smoothed. Nutrient replacement is required (1-3 times) or cell transfer. Thus, the deviation of the cryoprotectant concentration from the optimum leads to the fact that the monolayer forging time by 2-3 times exceeds the time of its execution at the optimum concentration. The cell suspension, mixed with a cryoprotectant, is incubated at D С C for 15 minutes, then poured into 2 ml glass ampoules, which, after sealing, are placed in containers. The whole period of equilibration of cells in the cryoprotectant medium is 40 minutes. Suspension freezing is carried out in a two-step program: with speed. minutes to 1 ° C / min up to -196 ° C. Thawing is carried out in a water bath at 41 ° C. After thawing, cell viability is assessed based on the results of intravital trypan blue staining (86%). By morphological features, the SPM cells are retained in a monolayer epithelioid-like shape, have the appearance of an irregular quadrangle. The cytoplasm of cells is homogeneous, a little fine-grained. The nucleus of cells is rounded, less often oval, with 2-5 chips. The mitotic activity of thawed cells does not differ from cells not subjected to: freezing (control). On the first days of growth after thawing in a culture medium on mattresses, the mitotic activity is 33.3 + 1.5%, on the second day 39.0 + 6 , 1% and on the third

J10890906J10890906

43,Oil,5%. Монослой деконсервирован- довани  криопротекторных свойств соеных и контрольных клеток формируетс  динени  формулы (1) представлены на третьи сутки роста. Результаты исслё-- в таблице,43, Oil, 5%. The monolayer for the deconservation of the cryoprotective properties of soy and control cells is formed by the dinenes of formula (1) are presented on the third day of growth. The results are examined in the table,

Сравнение криозащитных свойств соединени  формулы (1) и ДМСОComparison of the cryoprotective properties of the compound of formula (1) and DMSO

Конечна  концентраци  криопротектора, %The final concentration of cryoprotectant,%

Отмывание размороженных клеток с двукратным центрифугированиемWashing of thawed cells with double centrifugation

Жизнеспособность, %Viability,%

Рост клеток в монослое , сутCell growth in monolayer, days

Срок хранени  Соединение формулы (1) в качестве криопротектора обеспечивает криозащи ту при концентрации 4,5-5,5%, что в 2раза меньше необходимой дл  этих целей концентрации ДМСО. Формирование моносло  клеток культуры СПЭВ после консервировани  с соединением формулы (1) происходит в течение 3сут (аналогично контролю) ,что уменьшает расход питательных сред. Соединение формулы (I) в качестве криопро тектора не требует отмывани , что упрощает и удешевл ет процесс консер вировани , и устойчиво при хр|1Нении (до 2 лет)..Storage time The compound of formula (1) as a cryoprotectant provides cryosuction at a concentration of 4.5-5.5%, which is 2 times less than the concentration of DMSO necessary for these purposes. The formation of a monolayer of cells of the SPEV culture after conservation with the compound of formula (1) occurs within 3 days (similar to the control), which reduces the consumption of nutrient media. The compound of formula (I) as a cryoprotector does not require laundering, which simplifies and reduces the cost of preservation, and is stable at xr | 1Nenii (up to 2 years) ..

4,5-5,54.5-5.5

Не требуетс  .8.6Not Required .8.6

3 2 г Таким образом, N-оксиэтилгепта (оксиэтилен)-морфолин может эффективно использоватьс  в качестве криопротектора при замораживании клеточных культур. Предпагаемьй криопротекТор экономичен, поскольку примен етс  в относительно низкой концентрации, не обладает токсичностью дл  клетокj в результате чего исключает удаление его из клеток путем многократного отмывани , не снижает пролиферативную активность деконсервированных клеток, что значительно повышает производительность труда.3 2 g Thus, N-hydroxyethylhepta (oxyethylene) -morpholine can be effectively used as a cryoprotectant when freezing cell cultures. The preparative cryoprotector is economical, since it is used in relatively low concentrations, does not have toxicity for cells and, as a result, eliminates its removal from cells by repeated washing, does not reduce the proliferative activity of deconserved cells, which significantly increases productivity.

Claims (1)

Н-Оксиэтилгепта(оксйэтилен)-морфолин формулыN-hydroxyethylhepta (oxyethylene) -morpholine formula о(~\-(сн2-сн2о)7 - сн2 сн2оabout (~ \ - (sn 2 -sn 2 o) 7 - sn 2 ch 2 about в качестве криопротектора.as a cryoprotectant. 1one 1089090 · 21089090 · 2
SU833575604A 1983-02-28 1983-02-28 N-oxyethylhepta(oxyethylene)-morpholine as cryoprotector SU1089090A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU833575604A SU1089090A1 (en) 1983-02-28 1983-02-28 N-oxyethylhepta(oxyethylene)-morpholine as cryoprotector

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU833575604A SU1089090A1 (en) 1983-02-28 1983-02-28 N-oxyethylhepta(oxyethylene)-morpholine as cryoprotector

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1089090A1 true SU1089090A1 (en) 1984-04-30

Family

ID=21057794

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU833575604A SU1089090A1 (en) 1983-02-28 1983-02-28 N-oxyethylhepta(oxyethylene)-morpholine as cryoprotector

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1089090A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002069703A1 (en) * 2001-03-02 2002-09-12 Washington University In St. Louis Preservation of metanephroi in vitro prior to transplantation

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Лебедев Н.Н., Смирнова М.М. О механизме кислотного катализа реакции окиси этилена с аминами. Журнал общей химии$ 1969, т. 39, с. 2732-2736. 2, Белоконь B.C. и др. Особенности митотического режима культуры клеток СПЭВ после заморажийани . Ветеринари , 1981, № 6, с. 28-30. , *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002069703A1 (en) * 2001-03-02 2002-09-12 Washington University In St. Louis Preservation of metanephroi in vitro prior to transplantation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TW294672B (en)
US20070196811A1 (en) Use Of Flavanol Derivatives For The Cryopreservation Of Living Cells
NZ312329A (en) Cryopreservation and recovery of plant cells
CN108902129A (en) Cell cryopreservation composition and its application
SU1089090A1 (en) N-oxyethylhepta(oxyethylene)-morpholine as cryoprotector
CN102986648B (en) Vitrified cryopreservation and thawing recovery method for bursaphelenchus xylophilus
Zong et al. Effect of glycerol concentration, glycerol removal method, and straw type on the quality and fertility of frozen chicken semen
CN111849872B (en) Method for improving in-vitro fertilization effect of thawed pig sperms for non-treatment infertility
CN115297928A (en) Fertilized egg fragmentation inhibitor
US20060105317A1 (en) Method and solutions for cryopreserving oocytes, especially fresh human oocytes
Ekless et al. Ichthyophthirius multifiliis: axenic isolation and short‐term maintenance in selected monophasic media
CN107254446A (en) A kind of method for separating and preparing of people's primary tumor cell
Smith et al. Improvement in the protein content of cassava by Sporotrichum pulverulentum in solid state culture
Keilin et al. Stability of haemoglobin and of certain endoerythrocytic enzymes in vitro
WO2008127959A1 (en) Ergothioneine and/or its derivatives as a cell preservative
JP2003530097A (en) Method for producing nematicidal composition by heating pH-adjusted fermentation broth
Keilin Stability of biological materials and its bearing upon the problem of anabiosis
Gibbons et al. The effect of autolysis in sterile tissues on subsequent bacterial decomposition
CN101116640B (en) Slow-release microcapsule for improving the embryo transplantation pregnancy rate for cattle and sheep
JPS6127901A (en) Preservation of living specimen
Han et al. Non-frozen preservation of mammalian tissue using green tea polyphenolic compounds
CN112889812B (en) Application of epicatechin, cell cryopreservation liquid and cell cryopreservation method
SU1606045A1 (en) Method of storing unripe embrio of wheat
Omar et al. Onchocerca fasciata: histochemical demonstration of succinate and NADH dehydrogenase
KR20100116425A (en) Method of preserving animal embryo