защо се използва течен азот при криоконсервация?
1. Защо да използваме течен азот като хладилен агент?
1. Тъй като температурата натечен азотсам по себе си е много нисък, но природата му е много мека и е трудно за течния азот да претърпи химични реакции, така че често се използва като хладилен агент.
2.Течен азотизпарява се, за да абсорбира топлина, да понижи температурата и може да се използва като хладилен агент.
3. Обикновено амонякът се използва като хладилен агент, а водата като абсорбент.
4. Амонячният газ се охлажда от кондензатора, за да стане течен амоняк, след което течният амоняк влиза в изпарителя, за да се изпари и в същото време абсорбира топлина отвън, за да постигне целта на охлаждането, като по този начин образува непрекъснато дифузионно абсорбционно охлаждане цикъл.
5. Азотът може да се използва като хладилен агент в "криогенни" условия, т.е. близки до абсолютните 0 градуса (-273,15 градуса по Целзий), и обикновено се използва в лаборатории за изследване на свръхпроводимостта.
6. В медицината течният азот обикновено се използва като хладилен агент за извършване на операции под криоанестезия.
7. В областта на високите технологии течният азот често се използва за създаване на среда с ниска температура. Например, някои свръхпроводящи материали придобиват свръхпроводящи свойства само при ниски температури след третиране с течен азот.
8. Температурата при нормално налягане на течния азот е -196 градуса, което може да се използва като източник на студ със свръхниска температура. Нискотемпературното раздробяване на гуми, съхранението на гени в болници и т.н. използват течен азот като източник на студ.
2. Как течният азот запазва клетките?
Най-често използваната техника за криоконсервация на клетки е методът за криоконсервация с течен азот, който използва основно метода на бавно замразяване с подходящо количество защитен агент за замразяване на клетките.
Забележка: Ако клетките се замразят директно, без да се добави какъвто и да е защитен агент, водата вътре и извън клетките бързо ще образува ледени кристали, което ще причини серия от нежелани реакции. Например, дехидратацията на клетките повишава локалната концентрация на електролита, променя стойността на рН и денатурира някои протеини поради горните причини, което води до нарушаване на структурата на вътрешното пространство на клетката. Причинява увреждане, подуване на митохондриите, загуба на функция и нарушаване на енергийния метаболизъм. Липопротеиновият комплекс върху клетъчната мембрана също се разрушава лесно, което води до промени в пропускливостта на клетъчната мембрана и загуба на клетъчно съдържание. Ако в клетките се образуват повече ледени кристали, тъй като температурата на замръзване намалява, обемът на ледените кристали ще се разшири, което води до необратимо увреждане на пространствената конфигурация на ядрената ДНК, което води до клетъчна смърт.
Латентната и осезаема топлина, абсорбирана от храната с течен азот в контакт с храната, причинява замръзване на храната. Течният азот се изхвърля от контейнера, внезапно се променя до нормална температура и налягане и се трансформира от течно в газообразно състояние. По време на този процес на промяна на фазата течният азот кипи и се изпарява при -195,8 ℃, за да се превърне в газообразен азот, а латентната топлина на изпарение е 199 kJ/kg; ако -195,8 Когато температурата се повиши до -20 °C под азот при атмосферно налягане, тя може да абсорбира 183,89 kJ/kg осезаема топлина (специфичният топлинен капацитет се изчислява като 1,05 kJ/(kg?K)), която се абсорбира от топлината на изпаряване и осезаемата топлина, абсорбирана по време на процеса на промяна на фазата на течния азот. Топлината може да достигне 383 kJ/kg.
В процеса на замразяване на храна, тъй като голямо количество топлина се отнема за миг, температурата на храната бързо се охлажда отвън навътре, за да замръзне. Технологията за бързо замразяване с течен азот използва течен азот като източник на студ, който не вреди на околната среда. В сравнение с традиционното механично охлаждане, то може да постигне по-ниска температура и по-висока скорост на охлаждане. Технологията за бързо замразяване с течен азот има бърза скорост на замразяване, кратко време и храната е с добро качество, висока безопасност и без замърсяване.
Технологията за бързо замразяване с течен азот е широко използвана при бързото замразяване на водни продукти като скариди, бяла стръв, биологични раци и охлюви. Проучванията показват, че скаридите, обработени с технология за бързо замразяване с течен азот, могат да запазят висока свежест, цвят и вкус. Не само това, някои бактерии също могат да бъдат убити или да спрат размножаването си при ниска температура, за да се постигне по-висока хигиена.
Криоконсервация: Течният азот може да се използва за криоконсервация на различни биологични проби, като клетки, тъкани, серум, сперма и др. Тези проби могат да се съхраняват дълго време при ниска температура и да се възстановят до първоначалното им състояние, когато е необходимо. Криоконсервацията с течен азот е често използван метод за съхранение, който често се използва в биомедицински изследвания, селско стопанство, животновъдство и други области.
Клетъчна култура: Течният азот може също да се използва за клетъчна култура. По време на култивирането на клетки течният азот може да се използва за запазване на клетките за последващи експериментални операции. Течният азот може да се използва и за замразяване на клетки, за да се запази тяхната жизнеспособност и биологични свойства.
Съхранение на клетките: Ниската температура на течния азот може да поддържа стабилността и целостта на клетките, като същевременно предотвратява стареенето и смъртта на клетките. Поради това течният азот се използва широко при съхранение на клетки. Клетките, запазени в течен азот, могат да бъдат възстановени бързо, когато е необходимо, и използвани за различни експериментални манипулации.
Прилагането на течен азот за храни е като сладолед с течен азот, бисквити с течен азот, замразяване с течен азот и анестезия в медицината също изискват течен азот с висока чистота. Други отрасли като химическата промишленост, електрониката, металургията и др. имат различни изисквания за чистотата на течния азот.
