zašto se tečni dušik koristi u krioprezervaciji?

2023-07-20

1. Zašto koristiti tečni azot kao rashladno sredstvo?

1. Zbog temperature odtečni azotsam po sebi je vrlo nizak, ali je njegova priroda vrlo blaga i teško je da tekući dušik podliježe kemijskim reakcijama, pa se često koristi kao rashladno sredstvo.
2.Tečni azotisparava kako bi apsorbirao toplinu, snizio temperaturu i može se koristiti kao rashladno sredstvo.
3. Generalno, amonijak se koristi kao rashladno sredstvo, a voda kao apsorbent.
4. Plinoviti amonijak se hladi kondenzatorom kako bi postao tekući amonijak, a zatim tečni amonijak ulazi u isparivač da ispari, a istovremeno apsorbira toplinu izvana kako bi postigao svrhu hlađenja, formirajući tako kontinuirano difuziono apsorpciono hlađenje ciklus.
5. Azot se može koristiti kao rashladno sredstvo u "kriogenim" uslovima, odnosno blizu apsolutnih 0 stepeni (-273,15 stepeni Celzijusa), i generalno se koristi u laboratorijama za proučavanje supravodljivosti.
6. U medicini se tečni dušik obično koristi kao rashladno sredstvo za izvođenje operacija pod krioanestezijom.
7. U oblasti visoke tehnologije, tečni azot se često koristi za stvaranje okruženja niske temperature. Na primjer, neki supravodljivi materijali postižu supravodljiva svojstva samo na niskim temperaturama nakon obrade tekućim dušikom.
8. Temperatura pod normalnim pritiskom tečnog azota je -196 stepeni, što se može koristiti kao izvor hladnoće ultra niske temperature. Niskotemperaturno drobljenje guma, skladištenje gena u bolnicama itd. koristi tečni azot kao izvor hladnoće.

2. Kako tečni azot čuva ćelije?

Najčešće korištena tehnika za krioprezervaciju ćelija je metoda krioprezervacije tečnim dušikom, koja uglavnom usvaja metodu sporog zamrzavanja s odgovarajućom količinom zaštitnog sredstva za zamrzavanje ćelija.
Napomena: Ako se ćelije direktno zamrznu bez dodavanja bilo kakvog zaštitnog sredstva, voda unutar i izvan ćelija brzo će formirati kristale leda, što će uzrokovati niz štetnih reakcija. Na primjer, dehidracija stanica povećava lokalnu koncentraciju elektrolita, mijenja pH vrijednost i denaturira neke proteine ​​zbog gore navedenih razloga, što uzrokuje poremećaj unutrašnje strukture prostora ćelije. Izaziva oštećenja, oticanje mitohondrija, gubitak funkcije i poremećaj energetskog metabolizma. Kompleks lipoproteina na ćelijskoj membrani se također lako uništava, što uzrokuje promjene u permeabilnosti ćelijske membrane i gubitak ćelijskog sadržaja. Ako se u stanicama formira više kristala leda, kako se temperatura smrzavanja smanjuje, volumen kristala leda će se proširiti, što će rezultirati nepovratnim oštećenjem prostorne konfiguracije nuklearne DNK, što rezultira smrću stanice.

Latentna i osjetljiva toplina koju apsorbira hrana s tekućim dušikom u kontaktu s hranom uzrokuje smrzavanje hrane. Tečni azot se izbacuje iz posude, naglo prelazi u normalnu temperaturu i pritisak i prelazi iz tečnog u gasovito stanje. Tokom ovog procesa promene faze, tečni azot ključa i isparava na -195,8 ℃ da bi postao gasoviti azot, a latentna toplota isparavanja je 199 kJ/kg; ako -195,8 Kada temperatura poraste na -20 °C pod dušikom pri atmosferskom pritisku, može apsorbirati 183,89 kJ/kg osjetljive topline (specifični toplinski kapacitet se izračunava kao 1,05 kJ/(kg?K)), koju apsorbira toplina isparavanja i osjetljiva toplina apsorbirana tokom procesa promjene faze tečnog azota. Toplota može doseći 383 kJ/kg.
U procesu zamrzavanja hrane, jer se velika količina toplote oduzima u trenu, temperatura hrane se brzo hladi spolja ka unutra i zamrzava. Tehnologija brzog zamrzavanja tečnim azotom koristi tečni azot kao izvor hladnoće, koji ne šteti okolini. U poređenju sa tradicionalnim mehaničkim hlađenjem, može postići nižu temperaturu i veću brzinu hlađenja. Tehnologija brzog zamrzavanja tečnim dušikom ima veliku brzinu zamrzavanja, kratko vrijeme, a hrana je dobrog kvaliteta, visoke sigurnosti i bez zagađenja.
Tehnologija brzog zamrzavanja tekućeg dušika naširoko se koristi u brzom zamrzavanju vodenih proizvoda kao što su škampi, mamac, biološki rak i morsko uho. Istraživanja su pokazala da škampi tretirani tehnologijom brzog zamrzavanja tečnim dušikom mogu održati visoku svježinu, boju i okus. Ne samo to, neke bakterije također mogu biti ubijene ili zaustaviti reprodukciju na niskim temperaturama kako bi se postigla veća sanitarna potreba.

Krioprezervacija: Tečni azot se može koristiti za krioprezervaciju različitih bioloških uzoraka, kao što su ćelije, tkiva, serum, sperma, itd. Ovi uzorci se mogu čuvati dugo vremena na niskoj temperaturi i po potrebi vratiti u prvobitno stanje. Krioprezervacija u tekućem dušiku je uobičajena metoda skladištenja koja se često koristi u biomedicinskim istraživanjima, poljoprivredi, stočarstvu i drugim poljima.
Ćelijska kultura: Tečni azot se takođe može koristiti za ćelijsku kulturu. Tokom kulture ćelija, tečni azot se može koristiti za očuvanje ćelija za kasnije eksperimentalne operacije. Tečni dušik se također može koristiti za zamrzavanje ćelija kako bi se očuvala njihova održivost i biološka svojstva.
Skladištenje ćelija: Niska temperatura tečnog azota može održati stabilnost i integritet ćelija, dok istovremeno sprečava starenje i smrt ćelija. Stoga se tečni dušik široko koristi u skladištenju ćelija. Ćelije sačuvane u tekućem dušiku mogu se brzo oporaviti kada je potrebno i koristiti za razne eksperimentalne manipulacije.

Primena tečnog azota za hranu je kao sladoled sa tečnim azotom, keksi sa tečnim azotom, zamrzavanje tečnim azotom i anestezija u medicini takođe zahtevaju tečni azot visoke čistoće. Druge industrije kao što su hemijska industrija, elektronika, metalurgija itd. imaju različite zahtjeve za čistoćom tečnog azota.