почему при криоконсервации используют жидкий азот?
1. Зачем использовать жидкий азот в качестве хладагента?
1. Поскольку температуражидкий азотсам по себе очень низкий, но его природа очень мягкая, и жидкому азоту трудно вступать в химические реакции, поэтому его часто используют в качестве хладагента.
2.Жидкий азотиспаряется, поглощая тепло, снижает температуру и может использоваться в качестве хладагента.
3. Обычно в качестве хладагента используется аммиак, а в качестве абсорбента – вода.
4. Газообразный аммиак охлаждается конденсатором и превращается в жидкий аммиак, а затем жидкий аммиак поступает в испаритель для испарения и в то же время поглощает тепло снаружи для достижения цели охлаждения, образуя таким образом непрерывное диффузионно-абсорбционное охлаждение. цикл.
5. Азот может использоваться в качестве хладагента в «криогенных» условиях, то есть при температуре, близкой к абсолютному 0 градусов (-273,15 градусов Цельсия), и обычно используется в лабораториях для изучения сверхпроводимости.
6. В медицине жидкий азот широко используется в качестве хладагента при проведении операций под криоанестезией.
7. В сфере высоких технологий жидкий азот часто используется для создания низкотемпературной среды. Например, некоторые сверхпроводящие материалы приобретают сверхпроводящие свойства только при низких температурах после обработки жидким азотом.
8. Температура жидкого азота при нормальном давлении составляет -196 градусов, что позволяет использовать его в качестве источника холода сверхнизкой температуры. При низкотемпературном дроблении шин, хранении генов в больницах и т. д. в качестве источника холода используется жидкий азот.
2. Как жидкий азот сохраняет клетки?
Наиболее часто используемым методом криоконсервации клеток является метод криоконсервации жидким азотом, который в основном использует метод медленного замораживания с соответствующим количеством защитного агента для замораживания клеток.
Примечание. Если клетки заморозить напрямую без добавления защитного агента, вода внутри и снаружи клеток быстро образует кристаллы льда, что вызовет ряд побочных реакций. Например, обезвоживание клеток по указанным выше причинам увеличивает локальную концентрацию электролитов, изменяет значение рН и денатурирует некоторые белки, вызывая нарушение внутренней пространственной структуры клетки. Вызывает повреждение, набухание митохондрий, потерю функции и нарушение энергетического обмена. Липопротеиновый комплекс на клеточной мембране также легко разрушается, вызывая изменение проницаемости клеточной мембраны и потерю клеточного содержимого. Если в клетках образуется больше кристаллов льда, то по мере снижения температуры замерзания объем кристаллов льда будет увеличиваться, что приведет к необратимому повреждению пространственной конфигурации ядерной ДНК, что приведет к гибели клеток.
Скрытое и явное тепло, поглощаемое жидким азотом, контактирующим с пищевыми продуктами, приводит к их замерзанию. Жидкий азот выбрасывается из контейнера, внезапно меняет температуру и давление на нормальные и переходит из жидкого в газообразное состояние. Во время этого процесса фазового перехода жидкий азот кипит и испаряется при температуре -195,8 ℃, превращаясь в газообразный азот, а скрытая теплота испарения составляет 199 кДж/кг; если -195,8. Когда температура повышается до -20 °C в атмосфере азота при атмосферном давлении, он может поглотить 183,89 кДж/кг явного тепла (удельная теплоемкость рассчитывается как 1,05 кДж/(кг·К)), которое поглощается теплота испарения и явное тепло, поглощаемое в процессе фазового перехода жидкого азота. Теплота может достигать 383 кДж/кг.
В процессе замораживания продуктов питания, поскольку в одно мгновение отводится большое количество тепла, температура продуктов быстро снижается снаружи внутрь и замерзает. Технология быстрой заморозки жидким азотом использует жидкий азот в качестве источника холода, который не наносит вреда окружающей среде. По сравнению с традиционным механическим охлаждением он может обеспечить более низкую температуру и более высокую скорость охлаждения. Технология быстрой заморозки жидким азотом обеспечивает быструю скорость замораживания, короткое время, а продукты питания хорошего качества, высокой безопасности и отсутствия загрязнения.
Технология быстрой заморозки жидким азотом широко используется для быстрой заморозки водных продуктов, таких как креветки, мальки, биологические крабы и морские ушки. Исследования показали, что креветки, обработанные по технологии быстрой заморозки жидким азотом, могут сохранять высокую свежесть, цвет и вкус. Мало того, некоторые бактерии также могут быть убиты или прекратить размножение при низкой температуре для достижения более высоких санитарных требований.
Криоконсервация: Жидкий азот можно использовать для криоконсервации различных биологических образцов, таких как клетки, ткани, сыворотка, сперма и т. д. Эти образцы можно сохранять в течение длительного времени при низкой температуре и при необходимости восстанавливать их исходное состояние. Криоконсервация жидким азотом — широко используемый метод хранения, который часто применяется в биомедицинских исследованиях, сельском хозяйстве, животноводстве и других областях.
Культура клеток. Для культуры клеток также можно использовать жидкий азот. Во время культивирования клеток жидкий азот можно использовать для сохранения клеток для последующих экспериментальных операций. Жидкий азот также можно использовать для замораживания клеток, чтобы сохранить их жизнеспособность и биологические свойства.
Хранение клеток. Низкая температура жидкого азота может поддерживать стабильность и целостность клеток, предотвращая их старение и смерть. Поэтому жидкий азот широко используется при хранении клеток. Клетки, сохраненные в жидком азоте, при необходимости можно быстро восстановить и использовать для различных экспериментальных манипуляций.
Применение пищевого жидкого азота, например, мороженого с жидким азотом, печенья с жидким азотом, замораживания жидким азотом и анестезии в медицине, также требует жидкого азота высокой чистоты. Другие отрасли, такие как химическая промышленность, электроника, металлургия и т. д., предъявляют другие требования к чистоте жидкого азота.
