γιατί χρησιμοποιείται υγρό άζωτο στην κρυοσυντήρηση;
1. Γιατί να χρησιμοποιήσετε υγρό άζωτο ως ψυκτικό;
1. Επειδή η θερμοκρασία τουυγρό άζωτοη ίδια είναι πολύ χαμηλή, αλλά η φύση της είναι πολύ ήπια και είναι δύσκολο για το υγρό άζωτο να υποστεί χημικές αντιδράσεις, επομένως χρησιμοποιείται συχνά ως ψυκτικό μέσο.
2.Υγρό άζωτοεξατμίζεται για να απορροφήσει θερμότητα, να μειώσει τη θερμοκρασία και μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως ψυκτικό μέσο.
3. Γενικά, η αμμωνία χρησιμοποιείται ως ψυκτικό και το νερό ως απορροφητικό.
4. Η αέρια αμμωνία ψύχεται από τον συμπυκνωτή για να γίνει υγρή αμμωνία, και στη συνέχεια η υγρή αμμωνία εισέρχεται στον εξατμιστή για να εξατμιστεί και ταυτόχρονα απορροφά θερμότητα από το εξωτερικό για να επιτευχθεί ο σκοπός της ψύξης, σχηματίζοντας έτσι μια ψύξη απορρόφησης συνεχούς διάχυσης κύκλος.
5. Το άζωτο μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως ψυκτικό σε «κρυογονικές» συνθήκες, δηλαδή κοντά στους απόλυτους 0 βαθμούς (-273,15 βαθμούς Κελσίου), και γενικά χρησιμοποιείται σε εργαστήρια για τη μελέτη της υπεραγωγιμότητας.
6. Στην ιατρική, το υγρό άζωτο χρησιμοποιείται συνήθως ως ψυκτικό μέσο για την εκτέλεση επεμβάσεων υπό κρυοαναισθησία.
7. Στον τομέα της υψηλής τεχνολογίας, το υγρό άζωτο χρησιμοποιείται συχνά για τη δημιουργία περιβάλλοντος χαμηλής θερμοκρασίας. Για παράδειγμα, ορισμένα υπεραγώγιμα υλικά αποκτούν υπεραγώγιμες ιδιότητες μόνο σε χαμηλές θερμοκρασίες αφού υποβληθούν σε επεξεργασία με υγρό άζωτο.
8. Η θερμοκρασία υπό την κανονική πίεση του υγρού αζώτου είναι -196 βαθμοί, η οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως ψυχρή πηγή εξαιρετικά χαμηλής θερμοκρασίας. Η σύνθλιψη των ελαστικών σε χαμηλή θερμοκρασία, η αποθήκευση γονιδίων στα νοσοκομεία κ.λπ. χρησιμοποιούν υγρό άζωτο ως πηγή κρύου.
2. Πώς το υγρό άζωτο διατηρεί τα κύτταρα;
Η πιο συχνά χρησιμοποιούμενη τεχνική για την κρυοσυντήρηση κυττάρων είναι η μέθοδος κρυοσυντήρησης υγρού αζώτου, η οποία υιοθετεί κυρίως τη μέθοδο αργής κατάψυξης με κατάλληλη ποσότητα προστατευτικού παράγοντα για την κατάψυξη των κυττάρων.
Σημείωση: Εάν τα κύτταρα καταψύχονται απευθείας χωρίς την προσθήκη προστατευτικού παράγοντα, το νερό μέσα και έξω από τα κύτταρα θα σχηματίσει γρήγορα κρυστάλλους πάγου, οι οποίοι θα προκαλέσουν μια σειρά από ανεπιθύμητες ενέργειες. Για παράδειγμα, η αφυδάτωση των κυττάρων αυξάνει την τοπική συγκέντρωση ηλεκτρολυτών, αλλάζει την τιμή του pH και μετουσιώνει ορισμένες πρωτεΐνες για τους παραπάνω λόγους, προκαλώντας διαταραχή της δομής του εσωτερικού χώρου του κυττάρου. Προκαλεί βλάβη, μιτοχονδριακό οίδημα, απώλεια λειτουργικότητας και διαταραχή του ενεργειακού μεταβολισμού. Το σύμπλεγμα λιποπρωτεϊνών στην κυτταρική μεμβράνη καταστρέφεται επίσης εύκολα, προκαλώντας αλλαγές στη διαπερατότητα της κυτταρικής μεμβράνης και απώλεια του κυτταρικού περιεχομένου. Εάν σχηματιστούν περισσότεροι κρύσταλλοι πάγου στα κύτταρα, καθώς μειώνεται η θερμοκρασία κατάψυξης, ο όγκος των κρυστάλλων πάγου θα επεκταθεί, με αποτέλεσμα μη αναστρέψιμη βλάβη στη χωρική διαμόρφωση του πυρηνικού DNA, με αποτέλεσμα τον κυτταρικό θάνατο.
Η λανθάνουσα και αισθητή θερμότητα που απορροφάται από την τροφή με υγρό άζωτο σε επαφή με την τροφή προκαλεί το πάγωμα των τροφίμων. Το υγρό άζωτο εκτοξεύεται από το δοχείο, αλλάζει ξαφνικά σε κανονική θερμοκρασία και πίεση και μετατρέπεται από υγρή σε αέρια κατάσταση. Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας αλλαγής φάσης, το υγρό άζωτο βράζει και εξατμίζεται στους -195,8 ℃ για να γίνει αέριο άζωτο και η λανθάνουσα θερμότητα της εξάτμισης είναι 199 kJ/kg. εάν -195,8 Όταν η θερμοκρασία αυξάνεται στους -20 °C υπό άζωτο σε ατμοσφαιρική πίεση, μπορεί να απορροφήσει 183,89 kJ/kg αισθητής θερμότητας (η ειδική θερμοχωρητικότητα υπολογίζεται ως 1,05 kJ/(kg?K)), η οποία απορροφάται από τη θερμότητα της εξάτμισης και την αισθητή θερμότητα που απορροφάται κατά τη διαδικασία αλλαγής φάσης υγρού αζώτου. Η θερμότητα μπορεί να φτάσει τα 383 kJ/kg.
Κατά τη διαδικασία κατάψυξης των τροφίμων, επειδή αφαιρείται μεγάλη ποσότητα θερμότητας σε μια στιγμή, η θερμοκρασία των τροφίμων ψύχεται γρήγορα από το εξωτερικό προς το εσωτερικό για να παγώσει. Η τεχνολογία ταχείας κατάψυξης υγρού αζώτου χρησιμοποιεί υγρό άζωτο ως ψυχρή πηγή, το οποίο δεν βλάπτει το περιβάλλον. Σε σύγκριση με την παραδοσιακή μηχανική ψύξη, μπορεί να επιτύχει χαμηλότερη θερμοκρασία και υψηλότερο ρυθμό ψύξης. Η τεχνολογία ταχείας κατάψυξης υγρού αζώτου έχει γρήγορη ταχύτητα κατάψυξης, σύντομο χρόνο και τα τρόφιμα είναι καλής ποιότητας, υψηλής ασφάλειας και χωρίς ρύπανση.
Η τεχνολογία ταχείας κατάψυξης υγρού αζώτου έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως στη ταχεία κατάψυξη υδρόβιων προϊόντων όπως οι γαρίδες, το άσπρο δόλωμα, το βιολογικό καβούρι και το κολύμπι. Μελέτες έχουν δείξει ότι οι γαρίδες που έχουν υποστεί επεξεργασία με τεχνολογία ταχείας κατάψυξης υγρού αζώτου μπορούν να διατηρήσουν υψηλή φρεσκάδα, χρώμα και γεύση. Όχι μόνο αυτό, ορισμένα βακτήρια μπορεί επίσης να σκοτωθούν ή να σταματήσουν την αναπαραγωγή σε χαμηλή θερμοκρασία για να επιτευχθεί υψηλότερη υγιεινή Απαιτείται.
Κρυοσυντήρηση: Το υγρό άζωτο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την κρυοσυντήρηση διαφόρων βιολογικών δειγμάτων, όπως κύτταρα, ιστοί, ορός, σπέρμα κ.λπ. Αυτά τα δείγματα μπορούν να διατηρηθούν για μεγάλο χρονικό διάστημα σε χαμηλή θερμοκρασία και να αποκατασταθούν στην αρχική τους κατάσταση όταν απαιτείται. Η κρυοσυντήρηση υγρού αζώτου είναι μια ευρέως χρησιμοποιούμενη μέθοδος αποθήκευσης, η οποία χρησιμοποιείται συχνά στη βιοϊατρική έρευνα, τη γεωργία, την κτηνοτροφία και άλλους τομείς.
Κυτταρική καλλιέργεια: Υγρό άζωτο μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για κυτταρική καλλιέργεια. Κατά τη διάρκεια της κυτταρικής καλλιέργειας, το υγρό άζωτο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη διατήρηση των κυττάρων για επόμενες πειραματικές εργασίες. Το υγρό άζωτο μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για την κατάψυξη των κυττάρων για τη διατήρηση της βιωσιμότητας και των βιολογικών ιδιοτήτων τους.
Αποθήκευση κυττάρων: Η χαμηλή θερμοκρασία υγρού αζώτου μπορεί να διατηρήσει τη σταθερότητα και την ακεραιότητα των κυττάρων, ενώ αποτρέπει τη γήρανση και τον θάνατο των κυττάρων. Ως εκ τούτου, το υγρό άζωτο χρησιμοποιείται ευρέως στην αποθήκευση κυττάρων. Τα κύτταρα που διατηρούνται σε υγρό άζωτο μπορούν να ανακτηθούν γρήγορα όταν χρειάζεται και να χρησιμοποιηθούν για διάφορους πειραματικούς χειρισμούς.
Η εφαρμογή υγρού αζώτου για τρόφιμα είναι όπως το παγωτό υγρού αζώτου, τα μπισκότα υγρού αζώτου, η κατάψυξη υγρού αζώτου και η αναισθησία στην ιατρική απαιτούν επίσης υγρό άζωτο υψηλής καθαρότητας. Άλλες βιομηχανίες όπως η χημική βιομηχανία, η ηλεκτρονική, η μεταλλουργία κ.λπ. έχουν διαφορετικές απαιτήσεις για την καθαρότητα του υγρού αζώτου.
