perché l'azoto liquido viene utilizzato nella crioconservazione?
1. Perché utilizzare l'azoto liquido come refrigerante?
1. Perché la temperatura diazoto liquidodi per sé è molto basso, ma la sua natura è molto blanda ed è difficile che l'azoto liquido subisca reazioni chimiche, quindi viene spesso utilizzato come refrigerante.
2.Azoto liquidovaporizza per assorbire il calore, abbassare la temperatura e può essere utilizzato come refrigerante.
3. Generalmente, l'ammoniaca viene utilizzata come refrigerante e l'acqua come assorbente.
4. Il gas di ammoniaca viene raffreddato dal condensatore per diventare ammoniaca liquida, quindi l'ammoniaca liquida entra nell'evaporatore per evaporare e allo stesso tempo assorbe calore dall'esterno per raggiungere lo scopo di refrigerazione, formando così una refrigerazione ad assorbimento a diffusione continua ciclo.
5. L'azoto può essere utilizzato come refrigerante in condizioni "criogeniche", cioè prossime allo 0 gradi assoluti (-273,15 gradi Celsius), ed è generalmente utilizzato nei laboratori per studiare la superconduttività.
6. In medicina, l'azoto liquido è comunemente usato come refrigerante per eseguire operazioni in crioanestesia.
7. Nel campo dell'alta tecnologia, l'azoto liquido viene spesso utilizzato per creare un ambiente a bassa temperatura. Ad esempio, alcuni materiali superconduttori ottengono proprietà superconduttrici solo a basse temperature dopo essere stati trattati con azoto liquido.
8. La temperatura alla pressione normale dell'azoto liquido è di -196 gradi, che può essere utilizzata come fonte di freddo a temperatura ultrabassa. La frantumazione a bassa temperatura dei pneumatici, la conservazione dei geni negli ospedali, ecc. utilizzano tutti l’azoto liquido come fonte fredda.
2. In che modo l'azoto liquido preserva le cellule?
La tecnica più comunemente utilizzata per la crioconservazione cellulare è il metodo di crioconservazione con azoto liquido, che adotta principalmente il metodo di congelamento lento con una quantità adeguata di agente protettivo per congelare le cellule.
Nota: se le cellule vengono congelate direttamente senza aggiungere alcun agente protettivo, l'acqua all'interno e all'esterno delle cellule formerà rapidamente cristalli di ghiaccio, che causeranno una serie di reazioni avverse. Ad esempio, la disidratazione delle cellule aumenta la concentrazione locale di elettroliti, modifica il valore del pH e denatura alcune proteine per i motivi sopra indicati, causando un disordine nella struttura dello spazio interno della cellula. Provoca danni, gonfiore mitocondriale, perdita di funzionalità e disturbi del metabolismo energetico. Anche il complesso lipoproteico sulla membrana cellulare viene facilmente distrutto, causando cambiamenti nella permeabilità della membrana cellulare e perdita del contenuto cellulare. Se nelle cellule si formano più cristalli di ghiaccio, al diminuire della temperatura di congelamento, il volume dei cristalli di ghiaccio si espanderà, provocando danni irreversibili alla configurazione spaziale del DNA nucleare, con conseguente morte cellulare.
Il calore latente e sensibile assorbito dall'azoto liquido alimentare a contatto con l'alimento provoca il congelamento dell'alimento. L'azoto liquido viene espulso dal contenitore, cambia improvvisamente alla temperatura e alla pressione normali e si trasforma dallo stato liquido a quello gassoso. Durante questo processo di cambiamento di fase, l'azoto liquido bolle ed evapora a -195,8 ℃ per diventare azoto gassoso e il calore latente di evaporazione è 199 kJ/kg; se -195,8 Quando la temperatura sale a -20 °C sotto azoto a pressione atmosferica, può assorbire 183,89 kJ/kg di calore sensibile (la capacità termica specifica è calcolata come 1,05 kJ/(kg·K)), che viene assorbito da il calore di vaporizzazione e il calore sensibile assorbiti durante il processo di cambiamento di fase dell'azoto liquido. Il calore può raggiungere 383 kJ/kg.
Nel processo di congelamento degli alimenti, poiché in un istante viene portata via una grande quantità di calore, la temperatura del cibo viene raffreddata rapidamente dall'esterno verso l'interno per congelare. La tecnologia di congelamento rapido dell'azoto liquido utilizza l'azoto liquido come fonte di freddo, senza alcun danno per l'ambiente. Rispetto alla tradizionale refrigerazione meccanica, può raggiungere temperature più basse e una velocità di raffreddamento più elevata. La tecnologia di congelamento rapido all'azoto liquido ha una velocità di congelamento elevata, tempi brevi e il cibo è di buona qualità, elevata sicurezza e privo di inquinamento.
La tecnologia di congelamento rapido dell'azoto liquido è stata ampiamente utilizzata nel congelamento rapido di prodotti acquatici come gamberetti, bianchetti, granchi biologici e abalone. Gli studi hanno dimostrato che i gamberetti trattati con la tecnologia di congelamento rapido dell'azoto liquido possono mantenere un'elevata freschezza, colore e gusto. Non solo, alcuni batteri possono anche essere uccisi o interrompere la riproduzione a basse temperature per ottenere requisiti igienico-sanitari più elevati.
Crioconservazione: l'azoto liquido può essere utilizzato per la crioconservazione di vari campioni biologici, come cellule, tessuti, siero, sperma, ecc. Questi campioni possono essere conservati per lungo tempo a bassa temperatura e riportati al loro stato originale quando necessario. La crioconservazione dell'azoto liquido è un metodo di conservazione comunemente usato, spesso utilizzato nella ricerca biomedica, nell'agricoltura, nella zootecnia e in altri campi.
Coltura cellulare: l'azoto liquido può essere utilizzato anche per la coltura cellulare. Durante la coltura cellulare, l'azoto liquido può essere utilizzato per preservare le cellule per successive operazioni sperimentali. L'azoto liquido può essere utilizzato anche per congelare le cellule per preservarne la vitalità e le proprietà biologiche.
Conservazione delle cellule: la bassa temperatura dell'azoto liquido può mantenere la stabilità e l'integrità delle cellule, prevenendone l'invecchiamento e la morte. Pertanto, l'azoto liquido è ampiamente utilizzato nello stoccaggio cellulare. Le cellule conservate in azoto liquido possono essere recuperate rapidamente quando necessario e utilizzate per varie manipolazioni sperimentali.
L'applicazione dell'azoto liquido per uso alimentare è come il gelato all'azoto liquido, i biscotti all'azoto liquido, il congelamento dell'azoto liquido e l'anestesia in medicina richiedono anche azoto liquido di elevata purezza. Altre industrie come l'industria chimica, elettronica, metallurgica, ecc. hanno requisiti diversi per la purezza dell'azoto liquido.
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