Кріопротектор
Кріопротектор (грец. krýos — «холод», «мороз», «льод» + лат. protector — «що прикриває», «що захищає») — речовина, що захищає живі об'єкти від шкідливої дії заморожування. Кріопротектори використовують при кріоконсервації — низькотемпературному зберіганні живих об'єктів (іншими словами, при заморожуванні клітинних культур, крові, сперми, ембріонів, ізольованих органів і біологічних об'єктів цілком). При заморожуванні на живі об'єкти впливають два фактори ушкодження: формування внутрішньоклітинного льоду і зневоднення. Приміщення живих об'єктів у розчини кріопротекторів і заморожування в цих розчинах знижує або виключає повністю формування внутрішньоклітинного льоду і зневоднення.
Арктичні та антарктичні комахи, риби та амфібії створюють кріопротекторів (антифриз та протеїновий антифризів) у їх організмі, щоб звести до мінімуму заморожувальний ефект під час холодних зимових періодів. кріопротектори також використовуються для збереження живих речовин при вивченні біології та збереженні продуктів харчування.
Класифікація
Існує велика кількість речовин, що володіють кріопротекторними властивостями, але в медичній і лабораторній практиці використовують не більше десятка з'єднань, які будуть перераховані нижче. Розрізняють кріопротектори двох типів: проникаючі та непроникаючі.
- До проникаючим відносять кріопротектори, що проникають всередину клітини. Проникаючі кріопротектори перешкоджають формуванню кристалів льоду за рахунок утворення водневих зв'язків з молекулами води. Найбільш поширені проникаючі кріопротектори: гліцерин , пропіленгліколь, етиленгліколь, диметилсульфоксид.
- До непроникаючих відносять кріопротектори, які не проникають всередину клітин. Принцип дії непроникаючих кріопротекторів до кінця не визначений. Ймовірно, завдяки двом факторам: зниження швидкості росту кристалів і захист клітини від осмотичних перепадів. До непроникаючих кріопротекторів відносять дві групи речовин: олігосахариди (найбільш часто використовують сахарозу і трегалозу) і високомолекулярні сполуки (найбільш часто використовують фікол, альбумін, полівінілпіролідон). Використання непроникаючих кріопротекторів за відсутності проникаючих неефективно, тобто непроникаючі кріопротектори є додатковими компонентами в розчинах проникаючих кріопротекторів.
Після розморожування живі об'єкти необхідно звільнити від кріопротекторів.
Приклади в природі
Комахи
Комахи найчастіше використовують цукри або поліоли(Багатоатомні спирти) як кріопротектори. Одним із видів, що використовують кріопротектор, є Полістець екламанів(англ. Polistes exclamans, оса). У цьому виді різні рівні кріопротектора можуть використовуватися для розмежування морфологій.
Земноводні
Арктичні жаби використовують глюкозу, але арктичні саламандри відтворюють гліцерин у їх печінці, використовуючи як кріопротектор.
Збереження продуктів
Кріопротектори також використовуються для збереження продуктів харчування. Ці сполуки, як правило, є недорогими цукровими речовинами та не представляють ніяких проблем щодо токсичності. Наприклад, заморожені курячі продукти містять розчини сахарози та натрію фосфату у воді.