如何避免生物液氮罐中存儲(chǔ)樣本的凍損現(xiàn)象
凍損現(xiàn)象是生物樣本在低溫儲(chǔ)存過程中常見的一個(gè)問題，尤其在液氮罐中存儲(chǔ)時(shí)，由于溫度驟降和低溫條件的長(zhǎng)期影響，樣本細(xì)胞和組織容易發(fā)生破裂或結(jié)構(gòu)損壞。為避免這種凍損，關(guān)鍵是控制降溫和保存溫度的精確度，同時(shí)確保正確的樣本處理方法。在液氮罐中存儲(chǔ)時(shí)，通過采取一系列科學(xué)方法來緩解或防止凍損，能夠顯著提高樣本的存活率和功能。
1. 控制降溫速率
生物樣本的凍損多發(fā)生在降溫過快的情況下。當(dāng)溫度變化太急劇時(shí)，細(xì)胞內(nèi)外的冰晶容易形成并造成結(jié)構(gòu)性損傷。理想的降溫速率應(yīng)當(dāng)是緩慢而穩(wěn)定的。根據(jù)不同類型的生物樣本，降溫速率應(yīng)該控制在每分鐘1°C到5°C之間。例如，對(duì)于人類胚胎和卵子，其降溫速率應(yīng)當(dāng)在2°C/min到4°C/min之間。而對(duì)于細(xì)胞和組織樣本，降溫速率可以稍微放寬至每分鐘1°C到3°C。通過使用程序化的降溫設(shè)備，可以精確地控制這個(gè)過程，避免快速冷凍造成的不均勻冰晶形成。
2. 使用冷凍保護(hù)劑
冷凍保護(hù)劑(Cryoprotectants)是一類能夠減少冰晶形成并保護(hù)細(xì)胞膜和結(jié)構(gòu)的化學(xué)物質(zhì)。常見的冷凍保護(hù)劑包括二甲基亞砜(DMSO)、甘油和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)。DMSO是最廣泛使用的冷凍保護(hù)劑，能夠通過降低細(xì)胞水分的冰點(diǎn)來減少冰晶對(duì)細(xì)胞的損害。DMSO的濃度通常設(shè)定在10%至15%之間，但具體的濃度應(yīng)根據(jù)樣本類型和其對(duì)冷凍保護(hù)劑的耐受性進(jìn)行調(diào)整。對(duì)于組織樣本，可以使用更高濃度的甘油或PVP，這些物質(zhì)在滲透性和穩(wěn)定性方面具有較好的效果。
除了常規(guī)冷凍保護(hù)劑外，一些新型冷凍保護(hù)劑也在研究中取得了一些突破。這些新型物質(zhì)能夠在不損害細(xì)胞功能的前提下更有效地抑制冰晶的形成，提高生物樣本的存活率。
3. 控制液氮罐的溫度和儲(chǔ)存環(huán)境
液氮罐的使用溫度和儲(chǔ)存環(huán)境也直接影響樣本的凍損情況。液氮的溫度通常維持在-196°C左右，確保樣本可以長(zhǎng)時(shí)間保持低溫。然而，液氮罐內(nèi)部的溫度波動(dòng)可能會(huì)對(duì)樣本造成影響。為防止溫度的驟變，液氮罐應(yīng)定期檢查，確保液氮的充足，避免液氮過度蒸發(fā)導(dǎo)致的溫度波動(dòng)。
在液氮罐中，樣本的存儲(chǔ)位置也需要合理安排。不同液氮罐設(shè)計(jì)的存儲(chǔ)區(qū)域溫度分布可能會(huì)有所不同，因此選擇一個(gè)溫度最為穩(wěn)定的區(qū)域來放置樣本非常重要。一般而言，液氮罐的頂部區(qū)域溫度較高，而底部區(qū)域則溫度較低。應(yīng)盡量避免將樣本存放在靠近液氮罐口的地方，以免受到液氮蒸氣的影響。最好選擇罐體內(nèi)部的中層或底層區(qū)域。
4. 管理冷凍存儲(chǔ)過程中的溫度監(jiān)控
為確保樣本在整個(gè)存儲(chǔ)過程中免受溫度波動(dòng)的影響，安裝溫度監(jiān)控系統(tǒng)是至關(guān)重要的。通過實(shí)時(shí)監(jiān)控液氮罐的溫度，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)溫度波動(dòng)，并采取補(bǔ)救措施。常見的溫度監(jiān)控系統(tǒng)包括無線溫度傳感器，這些傳感器可以記錄溫度數(shù)據(jù)并將信息實(shí)時(shí)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)，提供24小時(shí)溫度數(shù)據(jù)監(jiān)控。
在一些高標(biāo)準(zhǔn)的生物存儲(chǔ)實(shí)驗(yàn)室，可能還會(huì)安裝溫度報(bào)警系統(tǒng)。該系統(tǒng)可在溫度超過預(yù)設(shè)范圍時(shí)自動(dòng)發(fā)出警報(bào)，便于工作人員及時(shí)調(diào)整溫度，避免凍損現(xiàn)象的發(fā)生。
5. 確保樣本的包裝與隔離
樣本在進(jìn)入液氮罐前的包裝方法同樣至關(guān)重要。對(duì)于液氮罐中的生物樣本，包裝需要特別注意防潮、防止污染以及保持樣本穩(wěn)定。常見的包裝材料包括塑料袋、鋁箔包裝和密封管等，能夠有效隔絕水分，防止液氮在存儲(chǔ)過程中進(jìn)入包裝物內(nèi)引發(fā)冰晶損傷。
為了確保樣本的長(zhǎng)久穩(wěn)定保存，在放入液氮罐時(shí)，需要確保樣本彼此之間有足夠的間隙。這有助于液氮?dú)怏w流動(dòng)，從而確保每個(gè)樣本均能夠快速且均勻地降溫。
6. 定期檢查和替換液氮
液氮在存儲(chǔ)過程中逐漸蒸發(fā)，因此需要定期檢查液氮罐的液位。缺乏足夠液氮的罐體將無法保持所需的低溫，可能會(huì)導(dǎo)致溫度波動(dòng)并增加凍損的風(fēng)險(xiǎn)。一般來說，液氮罐每月應(yīng)進(jìn)行一次液氮更換，確保其始終保持充足的液氮供應(yīng)。
需要注意的是，液氮罐的清潔和維護(hù)也同樣重要。罐體內(nèi)的任何雜質(zhì)都可能對(duì)樣本造成不必要的干擾，因此要定期對(duì)罐體進(jìn)行清潔并確保無污染物殘留。
采取上述措施，可以最大限度地減少生物液氮罐中存儲(chǔ)樣本的凍損現(xiàn)象，從而為長(zhǎng)期儲(chǔ)存和后續(xù)研究提供可靠保障。
