¿Por qué se utiliza nitrógeno líquido en la criopreservación?
1. ¿Por qué utilizar nitrógeno líquido como refrigerante?
1. Porque la temperatura denitrógeno líquidoEn sí mismo es muy bajo, pero su naturaleza es muy suave y es difícil que el nitrógeno líquido experimente reacciones químicas, por lo que a menudo se usa como refrigerante.
2.Nitrógeno líquidoSe vaporiza para absorber calor, bajar la temperatura y puede usarse como refrigerante.
3. Generalmente se utiliza amoníaco como refrigerante y agua como absorbente.
4. El condensador enfría el gas de amoníaco para convertirlo en amoníaco líquido, y luego el amoníaco líquido ingresa al evaporador para evaporarse y al mismo tiempo absorbe calor del exterior para lograr el propósito de refrigeración, formando así una refrigeración por absorción de difusión continua. ciclo.
5. El nitrógeno se puede utilizar como refrigerante en condiciones "criogénicas", es decir, cercanas a los 0 grados absolutos (-273,15 grados Celsius), y generalmente se utiliza en laboratorios para estudiar la superconductividad.
6. En medicina, el nitrógeno líquido se utiliza habitualmente como refrigerante para realizar operaciones bajo crioanestesia.
7. En el campo de la alta tecnología, el nitrógeno líquido se utiliza a menudo para crear un ambiente de baja temperatura. Por ejemplo, algunos materiales superconductores sólo obtienen propiedades superconductoras a bajas temperaturas después de ser tratados con nitrógeno líquido.
8. La temperatura bajo la presión normal del nitrógeno líquido es de -196 grados, lo que puede utilizarse como fuente de frío de temperatura ultrabaja. La trituración de neumáticos a baja temperatura, el almacenamiento de genes en hospitales, etc., utilizan nitrógeno líquido como fuente de frío.
2. ¿Cómo preserva el nitrógeno líquido las células?
La técnica más utilizada para la criopreservación celular es el método de criopreservación con nitrógeno líquido, que adopta principalmente el método de congelación lenta con una cantidad adecuada de agente protector para congelar las células.
Nota: Si las células se congelan directamente sin añadir ningún agente protector, el agua dentro y fuera de las células formará rápidamente cristales de hielo, lo que provocará una serie de reacciones adversas. Por ejemplo, la deshidratación de las células aumenta la concentración local de electrolitos, cambia el valor del pH y desnaturaliza algunas proteínas por las razones anteriores, provocando que se desordene la estructura del espacio interno de la célula. Provoca daño, inflamación mitocondrial, pérdida de función y alteración del metabolismo energético. El complejo de lipoproteínas de la membrana celular también se destruye fácilmente, provocando cambios en la permeabilidad de la membrana celular y pérdida del contenido celular. Si se forman más cristales de hielo en las células, a medida que disminuye la temperatura de congelación, el volumen de los cristales de hielo se expandirá, lo que provocará un daño irreversible a la configuración espacial del ADN nuclear, lo que provocará la muerte celular.
El calor latente y sensible absorbido por el nitrógeno líquido de los alimentos en contacto con los alimentos hace que los alimentos se congelen. El nitrógeno líquido se expulsa del recipiente, cambia repentinamente a la temperatura y presión normales y se transforma del estado líquido al gaseoso. Durante este proceso de cambio de fase, el nitrógeno líquido hierve y se evapora a -195,8 ℃ para convertirse en nitrógeno gaseoso, y el calor latente de evaporación es de 199 kJ/kg; si -195,8 Cuando la temperatura aumenta a -20 °C bajo nitrógeno a presión atmosférica, puede absorber 183,89 kJ/kg de calor sensible (la capacidad calorífica específica se calcula como 1,05 kJ/(kg?K)), que es absorbido por el calor de vaporización y el calor sensible absorbido durante el proceso de cambio de fase del nitrógeno líquido. El calor puede alcanzar 383 kJ/kg.
En el proceso de congelación de alimentos, debido a que se elimina una gran cantidad de calor en un instante, la temperatura de los alimentos se enfría rápidamente desde el exterior hacia el interior para congelarse. La tecnología de congelación rápida con nitrógeno líquido utiliza nitrógeno líquido como fuente de frío, lo que no daña el medio ambiente. En comparación con la refrigeración mecánica tradicional, puede alcanzar una temperatura más baja y una velocidad de enfriamiento más alta. La tecnología de congelación rápida con nitrógeno líquido tiene una velocidad de congelación rápida, poco tiempo y los alimentos son de buena calidad, alta seguridad y libres de contaminación.
La tecnología de congelación rápida con nitrógeno líquido se ha utilizado ampliamente en la congelación rápida de productos acuáticos como camarones, morrallas, cangrejos biológicos y abulones. Los estudios han demostrado que los camarones tratados con tecnología de congelación rápida con nitrógeno líquido pueden mantener un alto nivel de frescura, color y sabor. No solo eso, algunas bacterias también pueden morir o detener su reproducción a baja temperatura para lograr una mayor higiene requerida.
Criopreservación: el nitrógeno líquido se puede utilizar para la criopreservación de diversas muestras biológicas, como células, tejidos, suero, esperma, etc. Estas muestras se pueden conservar durante mucho tiempo a baja temperatura y restaurar a su estado original cuando sea necesario. La criopreservación con nitrógeno líquido es un método de almacenamiento comúnmente utilizado en la investigación biomédica, la agricultura, la cría de animales y otros campos.
Cultivo celular: También se puede utilizar nitrógeno líquido para el cultivo celular. Durante el cultivo celular, se puede utilizar nitrógeno líquido para preservar las células para operaciones experimentales posteriores. El nitrógeno líquido también se puede utilizar para congelar células y preservar su viabilidad y propiedades biológicas.
Almacenamiento celular: la baja temperatura del nitrógeno líquido puede mantener la estabilidad e integridad de las células, al tiempo que previene el envejecimiento y la muerte celular. Por tanto, el nitrógeno líquido se utiliza ampliamente en el almacenamiento de células. Las células conservadas en nitrógeno líquido pueden recuperarse rápidamente cuando sea necesario y utilizarse para diversas manipulaciones experimentales.
La aplicación de nitrógeno líquido de calidad alimentaria es como el helado de nitrógeno líquido, las galletas de nitrógeno líquido, la congelación de nitrógeno líquido y la anestesia en medicina también requieren nitrógeno líquido de alta pureza. Otras industrias, como la química, la electrónica, la metalurgia, etc., tienen requisitos diferentes en cuanto a la pureza del nitrógeno líquido.
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