Cryobiology

Cryobiology je odvětví biologie, která studuje účinky nízkých teplot na živých věcech. Cryobiology slova je odvozen z řeckých slov “cryo” = chladný, “bios” = život, a “loga” = věda. To znamená vědu života u nízké teploty. V praxi, cryobiology je studie o biologickém materiálu nebo systémech u teplot dole normální. Materiály nebo systémy studovali smět zahrnovat bílkoviny, buňky, tkáně, orgány nebo celé organismy. Teploty mohou sahat od mírně hypothermic podmínek k teplotám cryogenic.

Nepřehlédněte: Tato stránka obsahuje strojový překlad textu z anglické encyklopedie Wikipedia. Pokud budou některé pasáže špatně srozumitelné, zkuste se podívat i na text v originále, který najdete pod odkazem Cryobiology. Překlad byl vytvořen pomocí překladače Eurotran.

Definice/rozdíly

Cryobiology

Cryogenics

Cryonics

Hlavní oblasti studia v cryobiology

Přinejmenším 6 hlavních oblastí studia v cryobiology plechovce je poznáno:

Studium chladný-adaptace mikroorganismů, rostliny (= odolnost proti chladu), invertebrates, a zvířata (= hibernace).
Cryopreservation buňek, tkáně, gametes, a embrya živočišného a lidského původu pro (lékařské) účely dlouhodobého ukládání. Toto obvykle vyžaduje přidání substancí, které chrání buňky během zmrazování a rozmrazování (cryoprotectants).
Uchování orgánů dolů hypothermic podmínky pro transplantaci.
Lyofilizace (mrazit se-sušit) pharmaceuticals.
Cryosurgery, (minimálně) útočný přístup pro zničení nezdravého tkáňového používání cryogenic plyny/tekutiny.
Fyzika supercooling, nucleation leda/rostoucí a mechanické inženýrské aspekty tepla přenášejí v průběhu toho, jak se ochladí a ohřeje.

Historický základ

Cryobiology historie může být stopována zpátky do starověku. Jak brzy jak v 2500 BC nízké teploty byly používány v Egyptě v lékařství. Použití chladný byl doporučen Hippocrates přestat krvácet a zvětšovat se. Se vznikem moderní vědy, Robert Boyle studoval účinky nízkých teplot na zvířatech.

V roce 1949 spermie cryopreserved poprvé skupinou vědců vedl o Christophera Polge (1926-2006). Toto vedlo k mnohem širšímu použití cryopreservation dnes, s mnoha orgány, tkáně a buňky stále skladoval v nízkých teplotách. Velké orgány takový jak srdce jsou obvykle skladoval a dopravoval, pro krátké časy jediný, u se ochladit ale ne mrazivé teploty pro transplantaci. Zastavení buňky (mají rád krev a semeno) a tenké tkáňové sekce mohou někdy být uloženy téměř neurčitě při kapalné dusičné teplotě (cryopreservation). Lidská spermie, vejce a embrya jsou stále skladoval ve výzkumu úrodnosti a léčbách. V časném 2000s dítě bylo narozeno od vejce cryopreserved oplodněného cryopreserved spermií.

Cryosurgery (mínil a řídil ničení tkáně námrazou) byl uskutečněn James Arnott v 1845 v operaci na pacientovi s rakovinou. Ačkoli ne velmi rozšířený, cryosurgery má jeho výhody. Podchlazení, např. během kardiochirurgie na “chladném” srdci (vytvořený chladný perfusion bez nějakého vytváření námrazy) dovolí mnohem delší operace a zlepší rychlosti zotavení pro pacienty.

Cryobiology u lidí

Cryobiology u lidí s pozdravy neplodnosti je také nazýván vitrification, který je proces ve kterém žena je vejce jsou blesk zamrzlý ve věci sekund. Mrazit vejce u takový rychlá cena velmi zlepší jejich míru přežití a předejde ledovým jehličkám od tváření ve vejci, které mohlo poškodit DNA. Jakmile pár je připravený otěhotnět vejce jsou rozmrazována a přes proces IVF spermie je umístěna s vejci a spolu oni jsou umístěni zpět do dělohy. Vitrification má jeho závady a je ne jako spolehlivá jak mrazivá oplodněná vajíčka nebo embrya protože vejce osamoceně jsou extrémně citlivá na teplotu. Mnoho výzkumníků je také mrazivá vaječníková tkáň v spojení s vejci v nadějích, že vaječníková tkáň může být transplantovaná záda do dělohy, podněcující normální ovulace cykluje.

Aplikované cryobiology

Cryobiology jak aplikovaná věda je primárně zaujatá uchováním nízké teploty. Hypothermic uskladnění je typicky nahoře 0 ° C ale dole normothermic (32 ° C k 37 ° C) savčí teploty. Ukládání cryopreservation, na druhé straně, bude být v? 80 ° C k? 196 ° C rozsah teplot. Orgány a tkáně jsou více často předměty hypothermic ukládání, zatímco samotné buňky byly nejvíce obyčejné objekty cryopreserved.

Pravidlo palce v ukládání hypothermic je to každé 10 ° C snížení teploty je doprovázeno 50 % pokles ve spotřebě kyslíku. Ačkoli zimující zvířata mají adaptované mechanismy se vyhnout metabolickým nerovnováhám spojeným s podchlazením, hypothermic orgány a bytím tkání udržovaným pro transplantaci vyžadovat zvláštní uchovávací řešení acidosis pultu, deprimované sodíkové pumpové aktivity a zvýšeného intracelulárního vápníku. Zvláštní orgánová uchovávací řešení takový jako Viaspan (univerzita Wisconsin řešení), HTK, a Celsior byl navržený pro tento účel. Tato řešení také obsahují přísady minimalizovat škodu volnými radikály, předejít edema, vyvážit ATP ztrátu, etc.

Cryopreservation buňek je provázený “dva-hypotéza faktoru” Američan cryobiologist Petera Mazura, který říká, že přílišně rychlé tuhnutí zabije buňky intracelulárním vytvářením námrazy a přílišně pomalé chlazení zabije buňky jeden electrolyte jedovatost nebo mechanický zdrcující úder. Během pomalu chladícího leda formy extracellularly, působit vodu k osmotically opustit buňky, proto dehydratovat je. Intracelulární led může být hodně škodlivější než extracelulární led.

Pro červené krevní buňky optimální rychlost chlazení je velmi rychlá (skoro 100 ° C za sekundu), zatímco pro kmenové buňky optimální rychlost chlazení je velmi pomalá (1 ° C na minutu). Cryoprotectants, takový jak DMSO (dimethyl sulfoxide) a glycerol, být používán chránit buňky před zmrazováním. Paleta buňky typy jsou chráněny 10 % DMSO. Cryobiologists pokouší se optimalizovat cryoprotectant koncentraci (minimalizovat jak námrazu tak jedovatost) stejně jako rychlost chlazení. Buňky mohou být zchlazeny u optimální rychlosti chlazení k teplotě mezitím? 30 ° C a? 40 ° C předtím bytí se vrhalo do kapalného dusíku.

Pomalu chladící metody se spoléhají na skutečnost, že buňky obsahují nemnoho agentů nucleating, ale obsahovat přirozeně-nastávat skelnatět substance, které mohou předejít vytváření námrazy v buňkách, které byly mírně dehydratovaly. Cryobiologists je zvýšeně používání směsi cryoprotectants pro plné vitrification (vynulují námrazu) v uchování buňek, tkáních a orgánech. Vitrification metody představují problém v požadavku k hledání cryoprotectant směsic, které mohou minimalizovat jedovatost.

Vědecké společnosti

Společnost pro Cryobiology byl založen v roce 1964 shromáždit ty od biologický, lékařské a fyzické vědy, které mají obyčejný zájem na účinku nízkých teplot na biologických systémech. Jak 2007 společnost pro Cryobiology měla přibližně 280 členové z celého světa a jedna polovina nich jsou Nás umístěný. Účel společnosti má podporovat vědecký výzkum v nízké teplotní biologii, zlepšit vědecké porozumění na tomto poli, a rozšiřovat a aplikovat tyto znalosti k výhodě lidstva. Společnost organizuje každoroční vědecké setkání oddaný všem aspektům nízkoteplotní biologie. Toto mezinárodní setkání nabídne příležitosti k prezentaci a diskuzi o nejnovějším výzkumu cryobiology také jak hodnotit specifické aspekty přes symposia a semináře. Členové jsou také zůstal informovaný zpráv a nadcházející setkání přes Society informační bulletin, zprávy poznamenají. 2008-2009 prezident Society pro Cryobiology je John K. Critser.

Society pro nízkou teplotu biologie byla založena v roce 1964 a se stál Registered charita v roce 2003 (Charity pověření pro Anglii a Wales ne. 1099747) s účelem podporování výzkumu do účinků nízkých teplot na všech druhách organismů a jejich buňkách voliče, tkání a orgánů. Jak 2006 Society pro nízkou teplotu biologie měla přibližně 130 (většinou britský a evropský) členy a lodní prostory přinejmenším jedna Annual valná hromada. Program obvykle zahrnuje jak symposium na aktuálním tématu tak zasedání volných komunikací na nějakém aspektu biologie nízké teploty. Nedávná symposia zahrnovala dlouhodobou stabilitu, uchování vodních organismů, cryopreservation embry a gametes, uchování rostlin, mikroskopie nízké teploty, vitrification (skleněné tvoření vodných systémů během tuhnutí), sušení mrazu a bankovnictví tkáně. Členové jsou informováni přes Society informační bulletin, který je presently vydával 3 časy rok. Od roku 2005 židle Society pro nízkou teplotu biologie byla Tiantian Zhang.

Seznam dalších vědeckých společností (většinou používat “aplikované” cryobiology) moci se nalézat tady.

Žurnály

CRYOBIOLOGY, (publikovatel: Elsevier) je foremost vědecká publikace v této oblasti, s přibližně 60 soudcovanými příspěvky vydával každý rok. Články se dotýkají nějaké stránky biologie nízké teploty a medicíny (např. mrazit se, mrazit se-sušit, hibernace, chladná tolerance a adaptace, cryoprotective směsi, lékařské aplikace redukované teploty, cryosurgery, podchlazení, a perfusion orgánů).

CRYO dopisy je nezávislá osoba UK založený rychlý komunikační žurnál, který vydává novin na efektech vyvolaných nízkými teplotami na široké paletě biophysical a biologickými ději nebo studiích zahrnovat techniky nízké teploty v šetření biologických a ekologických témat.

Buněčná uchovávací technologie je vrstevník-zhodnotil čtvrtletní vědecký časopis vydávaný Marií Ann Liebert, Inc. oddaný různorodému spektru technologií uchování včetně cryopreservation, suchý-stát (anhydrobiosis), skelný-říct a hypothermic údržbu.

Poznámky

^ Raison JK (1973). “vliv teploty-přivodil fázové změny na kinetics respirační a jiné blány-sdružené enzymové systémy.”. J Bioenerg 4 (1): 285 – 309. doi:10.1007/BF01516063. PMID 4577759.
^ Mühlbacher F, Langer F, Mittermayer C (1999). “uchovávací řešení pro transplantaci”. Transplantovat Proc 31 (5): 2069 – 70. doi:10.1016/S0041-1345 (99) 00265-1. PMID 10455972.
^ Mazur P (1977). “role intracelulárního zmrazování ve smrti buňek zchlazených u mír supraoptimal”. Cryobiology 14 (3): 251 – 72. doi:10.1016/0011-2240 (77) 90175-4. PMID 330113.
^ Lovit CJ, Armitage SE, Pegg DE (2003). “Cryopreservation krve pupeční šňůry: 1. Osmotically neaktivní hlasitost, koeficient filtrace a propustnost CD34 (+) buňky k dimethyl sulphoxide”. Cryobiology 46 (1): 61 – 75. doi:10.1016/S0011-2240 (02) 00180-3. PMID 12623029.
^ Tiantian Zhang