مائع نائٹروجن cryopreservation میں کیوں استعمال کیا جاتا ہے؟

20-07-2023

1. مائع نائٹروجن کو ریفریجرینٹ کے طور پر کیوں استعمال کریں؟

1. کیونکہ درجہ حرارتمائع نائٹروجنبذات خود بہت کم ہے، لیکن اس کی نوعیت بہت ہلکی ہے، اور مائع نائٹروجن کے لیے کیمیائی رد عمل سے گزرنا مشکل ہے، اس لیے اسے اکثر ریفریجرینٹ کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے۔
2.مائع نائٹروجنگرمی کو جذب کرنے، درجہ حرارت کو کم کرنے کے لیے بخارات بنتے ہیں، اور اسے ریفریجرینٹ کے طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے۔
3. عام طور پر، امونیا کو ریفریجرینٹ کے طور پر اور پانی کو جاذب کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے۔
4. امونیا گیس کو مائع امونیا بننے کے لیے کنڈینسر کے ذریعے ٹھنڈا کیا جاتا ہے، اور پھر مائع امونیا بخارات بننے کے لیے بخارات میں داخل ہوتا ہے، اور اسی وقت ریفریجریشن کے مقصد کو حاصل کرنے کے لیے باہر سے گرمی کو جذب کرتا ہے، اس طرح ایک مسلسل پھیلاؤ جذب ریفریجریشن تشکیل دیتا ہے۔ سائیکل
5. نائٹروجن کو "کریوجینک" حالات میں ریفریجرینٹ کے طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے، یعنی مطلق 0 ڈگری (-273.15 ڈگری سیلسیس) کے قریب، اور عام طور پر لیبارٹریوں میں سپر کنڈکٹیویٹی کا مطالعہ کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔
6. طب میں، مائع نائٹروجن کو عام طور پر کریو اینستھیزیا کے تحت آپریشن کرنے کے لیے ریفریجرینٹ کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے۔
7. ہائی ٹیک فیلڈ میں، مائع نائٹروجن کو اکثر کم درجہ حرارت کا ماحول بنانے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ مثال کے طور پر، کچھ سپر کنڈکٹنگ مواد مائع نائٹروجن کے ساتھ علاج کیے جانے کے بعد صرف کم درجہ حرارت پر سپر کنڈکٹنگ خصوصیات حاصل کرتے ہیں۔
8. مائع نائٹروجن کے عام دباؤ کے تحت درجہ حرارت -196 ڈگری ہے، جسے انتہائی کم درجہ حرارت کے سرد ذریعہ کے طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے۔ ٹائروں کا کم درجہ حرارت کا کچلنا، ہسپتالوں میں جین کا ذخیرہ وغیرہ سب مائع نائٹروجن کو ٹھنڈے ذریعہ کے طور پر استعمال کرتے ہیں۔

2. مائع نائٹروجن خلیات کو کیسے محفوظ رکھتا ہے؟

سیل کریوپریزرویشن کے لیے سب سے زیادہ استعمال ہونے والی تکنیک مائع نائٹروجن کریوپریزرویشن طریقہ ہے، جو بنیادی طور پر خلیوں کو منجمد کرنے کے لیے مناسب مقدار میں حفاظتی ایجنٹ کے ساتھ سست منجمد کرنے کا طریقہ اختیار کرتی ہے۔
نوٹ: اگر خلیات بغیر کسی حفاظتی ایجنٹ کے براہ راست منجمد ہو جائیں تو خلیات کے اندر اور باہر پانی تیزی سے برف کے کرسٹل بنائے گا، جو کہ منفی ردعمل کا ایک سلسلہ پیدا کرے گا۔ مثال کے طور پر، خلیات کی پانی کی کمی سے مقامی الیکٹرولائٹ کا ارتکاز بڑھ جاتا ہے، پی ایچ کی قدر میں تبدیلی آتی ہے، اور مندرجہ بالا وجوہات کی بنا پر کچھ پروٹینوں کی کمی ہوتی ہے، جس سے خلیے کی اندرونی خلائی ساخت خراب ہو جاتی ہے۔ نقصان، مائٹوکونڈریل سوجن، فنکشن میں کمی، اور توانائی کے تحول میں خلل کا سبب بنتا ہے۔ خلیے کی جھلی پر موجود لیپوپروٹین کمپلیکس بھی آسانی سے تباہ ہو جاتا ہے، جس کی وجہ سے خلیے کی جھلی کی پارگمیتا میں تبدیلی آتی ہے اور خلیے کے مواد کا نقصان ہوتا ہے۔ اگر خلیوں میں زیادہ برف کے کرسٹل بنتے ہیں، جیسے جیسے منجمد درجہ حرارت کم ہوتا ہے، برف کے کرسٹل کا حجم بڑھتا جائے گا، جس کے نتیجے میں جوہری ڈی این اے کی مقامی ترتیب کو ناقابل واپسی نقصان پہنچے گا، جس کے نتیجے میں خلیے کی موت واقع ہو گی۔

مائع نائٹروجن خوراک کے ذریعے جذب ہونے والی اویکت اور حساس حرارت خوراک کو جمنے کا سبب بنتی ہے۔ مائع نائٹروجن کو کنٹینر سے نکالا جاتا ہے، اچانک عام درجہ حرارت اور دباؤ میں بدل جاتا ہے، اور مائع سے گیسی حالت میں تبدیل ہو جاتا ہے۔ اس مرحلے کی تبدیلی کے عمل کے دوران، مائع نائٹروجن -195.8 ℃ پر ابلتی اور بخارات بن کر گیسی نائٹروجن بن جاتی ہے، اور بخارات کی اویکت حرارت 199 kJ/kg ہے۔ اگر -195.8 ماحول کے دباؤ پر نائٹروجن کے تحت جب درجہ حرارت -20 ° C تک بڑھ جاتا ہے، تو یہ 183.89 kJ/kg حساس حرارت کو جذب کر سکتا ہے (مخصوص حرارت کی گنجائش 1.05 kJ/(kg? K))، جس کے ذریعے جذب ہوتی ہے بخارات کی حرارت اور مائع نائٹروجن کے دوران جذب ہونے والی حساس حرارت مرحلے کی تبدیلی کا عمل. گرمی 383 kJ/kg تک پہنچ سکتی ہے۔
خوراک کے جمنے کے عمل میں، کیونکہ ایک ہی لمحے میں بڑی مقدار میں حرارت چھین لی جاتی ہے، اس لیے کھانے کا درجہ حرارت تیزی سے باہر سے اندر تک ٹھنڈا ہو کر جم جاتا ہے۔ مائع نائٹروجن فوری منجمد کرنے والی ٹیکنالوجی مائع نائٹروجن کو سرد ذریعہ کے طور پر استعمال کرتی ہے، جس سے ماحول کو کوئی نقصان نہیں ہوتا ہے۔ روایتی مکینیکل ریفریجریشن کے مقابلے میں، یہ کم درجہ حرارت اور اعلی کولنگ ریٹ حاصل کر سکتا ہے۔ مائع نائٹروجن فوری منجمد کرنے والی ٹیکنالوجی میں تیز جمنے کی رفتار، مختصر وقت، اور کھانا اچھے معیار، اعلیٰ حفاظت اور آلودگی سے پاک ہے۔
مائع نائٹروجن فوری منجمد کرنے والی ٹکنالوجی کا استعمال آبی مصنوعات جیسے کیکڑے، سفید بیت، حیاتیاتی کیکڑے اور ابالون کے فوری منجمد کرنے میں بڑے پیمانے پر کیا گیا ہے۔ مطالعات سے پتہ چلتا ہے کہ مائع نائٹروجن فوری منجمد کرنے والی ٹیکنالوجی کے ذریعے علاج کیے جانے والے جھینگا اعلی تازگی، رنگ اور ذائقہ کو برقرار رکھ سکتے ہیں۔ یہی نہیں، کچھ بیکٹیریا بھی مارے جا سکتے ہیں یا کم درجہ حرارت پر پنروتپادن کو روک سکتے ہیں تاکہ زیادہ صفائی کی ضرورت ہو۔

Cryopreservation: مائع نائٹروجن کو مختلف حیاتیاتی نمونوں، جیسے کہ خلیات، ٹشوز، سیرم، سپرم وغیرہ کے cryopreservation کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ ان نمونوں کو کم درجہ حرارت پر طویل عرصے تک محفوظ کیا جا سکتا ہے اور ضرورت پڑنے پر ان کی اصل حالت میں بحال کیا جا سکتا ہے۔ مائع نائٹروجن کریوپریزرویشن عام طور پر استعمال ہونے والا ذخیرہ کرنے کا طریقہ ہے، جو اکثر بائیو میڈیکل ریسرچ، زراعت، مویشی پالنا اور دیگر شعبوں میں استعمال ہوتا ہے۔
سیل کلچر: مائع نائٹروجن کو سیل کلچر کے لیے بھی استعمال کیا جا سکتا ہے۔ سیل کلچر کے دوران، مائع نائٹروجن کو بعد میں تجرباتی کارروائیوں کے لیے خلیوں کو محفوظ رکھنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ مائع نائٹروجن کو خلیوں کو منجمد کرنے کے لیے بھی استعمال کیا جا سکتا ہے تاکہ ان کی عملداری اور حیاتیاتی خصوصیات کو محفوظ رکھا جا سکے۔
سیل اسٹوریج: مائع نائٹروجن کا کم درجہ حرارت خلیوں کی استحکام اور سالمیت کو برقرار رکھ سکتا ہے، جبکہ سیل کی عمر بڑھنے اور موت کو روکتا ہے۔ لہذا، مائع نائٹروجن بڑے پیمانے پر سیل اسٹوریج میں استعمال کیا جاتا ہے. مائع نائٹروجن میں محفوظ خلیوں کو ضرورت پڑنے پر تیزی سے بازیافت کیا جا سکتا ہے اور مختلف تجرباتی ہیرا پھیری کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔

فوڈ گریڈ مائع نائٹروجن کا اطلاق مائع نائٹروجن آئس کریم کی طرح ہے، مائع نائٹروجن بسکٹ، مائع نائٹروجن منجمد کرنے اور ادویات میں اینستھیزیا کے لیے بھی اعلیٰ پاکیزہ مائع نائٹروجن کی ضرورت ہوتی ہے۔ دیگر صنعتوں جیسے کیمیکل انڈسٹری، الیکٹرانکس، دھات کاری وغیرہ میں مائع نائٹروجن کی پاکیزگی کے لیے مختلف تقاضے ہوتے ہیں۔