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La crioconservazione


Il freddo ferma il tempo [indice]

I fenomeni fisiologici possono avvenire solo all'interno di una fascia piuttosto ristretta di temperature. Se il raffreddamento è condotto con opportune precauzioni, abbassando di molto la temperatura di una cellula, i suoi processi metabolici si arrestano e la sua vita rimane sospesa come se il tempo si fosse fermato. La cellula non invecchia più, non consuma sostanze nutritive, non si moltiplica... Se poi, anche dopo parecchi anni, la si riporta, sempre con le dovute cautele, alla temperatura ambiente, la cellula riprende a vivere come se tutto quel tempo non fosse passato.

Per abbassare la temperatura si usa l'azoto liquido che permette di raggiungere temperature prossime a -190C. Però, come già accennato, la faccenda non è cosi banale. Infatti la cellula è costituita per la maggior parte da acqua e quando la temperatura si abbassa, ad un certo punto iniziano a formarsi i cristalli di ghiaccio che crescono lacerando le pareti cellulari.

Cosa si può fare per evitare che ciò accada? Per evitare che le molecole d'acqua abbiano il tempo di orientarsi per continuare la costruzione della struttura regolare di un cristallo di ghiaccio, si può rallentarne il loro movimento, rendendo più viscosi i liquidi della cellula oppure si può cercare di fare abbassare la temperatura in modo molto rapido.

La natura in realtà attua già questa soluzione: ci sono delle rane che, per aumentare la viscosità dei liquidi interni aumentano enormemente la concentrazione di glucosio nei tessuti, e riescono in tal modo a tornare in vita dopo avere subito un periodo di congelamento.

In laboratorio al posto del glucosio si usa un crioconservante chiamato DMSO (dimetilsolfossido), che ha la caratteristica peculiare di penetrare a fondo nelle strutture cellulari. Meno se ne mette (ovvero minore è la sua concentazione), minore è il suo effetto tossico sulle cellule ma maggiore è il rischio che si formino cristalli di ghiaccio di dimensioni sufficienti a distruggere le cellule. Inoltre per le cellule di piccole dimensioni (spermatozoi e cellule dell'embrione) il rischio è molto minore rispetto a quelle di grandi dimensioni (ovocita), ed è quindi necessario dosare opportunamente il DMSO caso per caso


La vitrificazione [indice]

Nei nostri laboratori il congelamento degli embrioni e degli ovociti avviene col metodo della vitrificazione, che à un sistema di congelamento innovativo. La vitrificazione è una tecnica in cui la cellula da crioconservare viene messa a diretto contatto con l'azoto liquido. In tal modo si ottiene la velocità massima di congelamento, che permette di ridurre al minimo la concentrazione di DMSO. Riducendo il DMSO si intossica molto di meno la cellula che, una volta decongelata, risulta più vitale. La vitrificazione è stata introdotta da Taylor nel 1987




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