क्रायोप्रिजर्वेशन में तरल नाइट्रोजन का उपयोग क्यों किया जाता है?
1. तरल नाइट्रोजन को रेफ्रिजरेंट के रूप में क्यों उपयोग करें?
1. क्योंकि तापमानतरल नाइट्रोजनस्वयं बहुत कम है, लेकिन इसकी प्रकृति बहुत हल्की है, और तरल नाइट्रोजन के लिए रासायनिक प्रतिक्रियाओं से गुजरना मुश्किल है, इसलिए इसे अक्सर रेफ्रिजरेंट के रूप में उपयोग किया जाता है।
2.तरल नाइट्रोजनगर्मी को अवशोषित करने, तापमान कम करने के लिए वाष्पीकृत हो जाता है और इसे रेफ्रिजरेंट के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है।
3. आमतौर पर अमोनिया का उपयोग रेफ्रिजरेंट के रूप में और पानी का उपयोग अवशोषक के रूप में किया जाता है।
4. अमोनिया गैस को कंडेनसर द्वारा तरल अमोनिया बनने के लिए ठंडा किया जाता है, और फिर तरल अमोनिया वाष्पित होने के लिए बाष्पीकरणकर्ता में प्रवेश करता है, और साथ ही प्रशीतन के उद्देश्य को प्राप्त करने के लिए बाहर से गर्मी को अवशोषित करता है, इस प्रकार एक निरंतर प्रसार अवशोषण प्रशीतन बनाता है चक्र।
5. नाइट्रोजन का उपयोग "क्रायोजेनिक" स्थितियों में, यानी पूर्ण 0 डिग्री (-273.15 डिग्री सेल्सियस) के करीब, रेफ्रिजरेंट के रूप में किया जा सकता है, और आमतौर पर सुपरकंडक्टिविटी का अध्ययन करने के लिए प्रयोगशालाओं में इसका उपयोग किया जाता है।
6. चिकित्सा में, तरल नाइट्रोजन का उपयोग आमतौर पर क्रायोएनेस्थेसिया के तहत ऑपरेशन करने के लिए रेफ्रिजरेंट के रूप में किया जाता है।
7. उच्च तकनीक क्षेत्र में, तरल नाइट्रोजन का उपयोग अक्सर कम तापमान वाला वातावरण बनाने के लिए किया जाता है। उदाहरण के लिए, कुछ अतिचालक पदार्थ तरल नाइट्रोजन से उपचारित होने के बाद केवल कम तापमान पर ही अतिचालक गुण प्राप्त करते हैं।
8. तरल नाइट्रोजन के सामान्य दबाव में तापमान -196 डिग्री होता है, जिसका उपयोग अति-निम्न तापमान वाले ठंडे स्रोत के रूप में किया जा सकता है। कम तापमान पर टायरों की क्रशिंग, अस्पतालों में जीन भंडारण आदि सभी ठंडे स्रोत के रूप में तरल नाइट्रोजन का उपयोग करते हैं।
2. तरल नाइट्रोजन कोशिकाओं को कैसे संरक्षित करता है?
सेल क्रायोप्रिजर्वेशन के लिए सबसे अधिक इस्तेमाल की जाने वाली तकनीक तरल नाइट्रोजन क्रायोप्रिजर्वेशन विधि है, जो मुख्य रूप से कोशिकाओं को फ्रीज करने के लिए उचित मात्रा में सुरक्षात्मक एजेंट के साथ धीमी फ्रीजिंग विधि को अपनाती है।
ध्यान दें: यदि कोशिकाओं को बिना किसी सुरक्षात्मक एजेंट के सीधे जमा दिया जाता है, तो कोशिकाओं के अंदर और बाहर का पानी जल्दी से बर्फ के क्रिस्टल बना देगा, जो प्रतिकूल प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला का कारण बनेगा। उदाहरण के लिए, कोशिकाओं के निर्जलीकरण से स्थानीय इलेक्ट्रोलाइट सांद्रता बढ़ जाती है, पीएच मान बदल जाता है, और उपरोक्त कारणों से कुछ प्रोटीन विकृत हो जाते हैं, जिससे कोशिका की आंतरिक अंतरिक्ष संरचना अव्यवस्थित हो जाती है। क्षति, माइटोकॉन्ड्रियल सूजन, कार्य की हानि और ऊर्जा चयापचय में गड़बड़ी का कारण बनता है। कोशिका झिल्ली पर लिपोप्रोटीन कॉम्प्लेक्स भी आसानी से नष्ट हो जाता है, जिससे कोशिका झिल्ली की पारगम्यता में परिवर्तन होता है और कोशिका सामग्री का नुकसान होता है। यदि कोशिकाओं में अधिक बर्फ के क्रिस्टल बनते हैं, तो ठंड का तापमान कम होने पर, बर्फ के क्रिस्टल की मात्रा का विस्तार होगा, जिसके परिणामस्वरूप परमाणु डीएनए के स्थानिक विन्यास को अपरिवर्तनीय क्षति होगी, जिसके परिणामस्वरूप कोशिका मृत्यु होगी।
भोजन के संपर्क में तरल नाइट्रोजन भोजन द्वारा अवशोषित अव्यक्त और संवेदनशील गर्मी भोजन को जमने का कारण बनती है। तरल नाइट्रोजन को कंटेनर से बाहर निकाला जाता है, अचानक सामान्य तापमान और दबाव में बदल जाता है, और तरल से गैसीय अवस्था में बदल जाता है। इस चरण परिवर्तन प्रक्रिया के दौरान, तरल नाइट्रोजन -195.8 ℃ पर उबलता है और वाष्पित होकर गैसीय नाइट्रोजन बन जाता है, और वाष्पीकरण की गुप्त गर्मी 199 kJ/kg है; यदि -195.8 जब वायुमंडलीय दबाव में नाइट्रोजन के तहत तापमान -20 डिग्री सेल्सियस तक बढ़ जाता है, तो यह 183.89 kJ/kg संवेदी ऊष्मा को अवशोषित कर सकता है (विशिष्ट ऊष्मा क्षमता की गणना 1.05 kJ/(kg?K) के रूप में की जाती है), जिसे अवशोषित किया जाता है वाष्पीकरण की गर्मी और तरल नाइट्रोजन चरण परिवर्तन प्रक्रिया के दौरान अवशोषित समझदार गर्मी। ताप 383 kJ/kg तक पहुँच सकता है।
भोजन को जमने की प्रक्रिया में, क्योंकि एक पल में बड़ी मात्रा में गर्मी दूर हो जाती है, भोजन का तापमान जमने के लिए बाहर से अंदर तक तेजी से ठंडा हो जाता है। तरल नाइट्रोजन त्वरित-ठंड तकनीक ठंडे स्रोत के रूप में तरल नाइट्रोजन का उपयोग करती है, जिससे पर्यावरण को कोई नुकसान नहीं होता है। पारंपरिक यांत्रिक प्रशीतन की तुलना में, यह कम तापमान और उच्च शीतलन दर प्राप्त कर सकता है। तरल नाइट्रोजन त्वरित-ठंड तकनीक में तेजी से जमने की गति, कम समय और भोजन अच्छी गुणवत्ता, उच्च सुरक्षा और प्रदूषण मुक्त होता है।
तरल नाइट्रोजन त्वरित-ठंड तकनीक का व्यापक रूप से झींगा, सफेद चारा, जैविक केकड़ा और अबालोन जैसे जलीय उत्पादों के त्वरित-ठंड में उपयोग किया गया है। अध्ययनों से पता चला है कि तरल नाइट्रोजन त्वरित-ठंड तकनीक द्वारा उपचारित झींगा उच्च ताजगी, रंग और स्वाद बनाए रख सकता है। इतना ही नहीं, उच्च स्वच्छता प्राप्त करने के लिए कुछ बैक्टीरिया कम तापमान पर मारे भी जा सकते हैं या प्रजनन रोक सकते हैं।
क्रायोप्रिजर्वेशन: तरल नाइट्रोजन का उपयोग विभिन्न जैविक नमूनों, जैसे कोशिकाओं, ऊतकों, सीरम, शुक्राणु आदि के क्रायोप्रिजर्वेशन के लिए किया जा सकता है। इन नमूनों को कम तापमान पर लंबे समय तक संरक्षित किया जा सकता है और आवश्यकता पड़ने पर उनकी मूल स्थिति में बहाल किया जा सकता है। तरल नाइट्रोजन क्रायोप्रिजर्वेशन आमतौर पर इस्तेमाल की जाने वाली भंडारण विधि है, जिसका उपयोग अक्सर जैव चिकित्सा अनुसंधान, कृषि, पशुपालन और अन्य क्षेत्रों में किया जाता है।
सेल कल्चर: तरल नाइट्रोजन का उपयोग सेल कल्चर के लिए भी किया जा सकता है। कोशिका संवर्धन के दौरान, तरल नाइट्रोजन का उपयोग बाद के प्रायोगिक कार्यों के लिए कोशिकाओं को संरक्षित करने के लिए किया जा सकता है। तरल नाइट्रोजन का उपयोग कोशिकाओं को उनकी व्यवहार्यता और जैविक गुणों को संरक्षित करने के लिए फ्रीज करने के लिए भी किया जा सकता है।
कोशिका भंडारण: तरल नाइट्रोजन का कम तापमान कोशिकाओं की स्थिरता और अखंडता को बनाए रख सकता है, जबकि कोशिका की उम्र बढ़ने और मृत्यु को रोक सकता है। इसलिए, कोशिका भंडारण में तरल नाइट्रोजन का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। तरल नाइट्रोजन में संरक्षित कोशिकाओं को जरूरत पड़ने पर जल्दी से पुनर्प्राप्त किया जा सकता है और विभिन्न प्रयोगात्मक जोड़तोड़ के लिए उपयोग किया जा सकता है।
खाद्य-ग्रेड तरल नाइट्रोजन के अनुप्रयोग में तरल नाइट्रोजन आइसक्रीम, तरल नाइट्रोजन बिस्कुट, तरल नाइट्रोजन फ्रीजिंग और दवा में एनेस्थीसिया की तरह उच्च शुद्धता वाले तरल नाइट्रोजन की भी आवश्यकता होती है। अन्य उद्योगों जैसे रासायनिक उद्योग, इलेक्ट्रॉनिक्स, धातुकर्म आदि में तरल नाइट्रोजन की शुद्धता के लिए अलग-अलग आवश्यकताएं होती हैं।