Was ist ein Kryoprotektivum?
Ein Kryoprotektivum ist eine chemische Verbindung, die die Schädigung biologischer Gewebe unter Gefrierbedingungen begrenzt. Ohne Schutz platzen die Zellen, wenn sie infolge der Ausdehnung des Wassers gefrieren, was zu schweren oder tödlichen Verletzungen lebender Organismen und zur Zerstörung von Gewebeproben oder Tiefkühlprodukten führt. Einige Tiere stellen auf natürliche Weise ihre eigenen Kryoprotektoren her, um sich an das kalte Klima anzupassen. Für eingelagertes biologisches Material sind synthetische Versionen erhältlich, die von Gewebeproben für Forschungszwecke bis hin zu Tiefkühlkost reichen.
Die Verbindung kann auf verschiedene Arten arbeiten. Ein üblicher Ansatz besteht darin, den Gefrierpunkt zu senken und das Gewebe bei Temperaturen flexibel zu halten, die normalerweise zum Gefrieren führen würden. Andere binden sich an bestimmte Moleküle, damit das Gewebe unter dem starken Druck kalter Temperaturen seine Struktur beibehält. Für Organismen wie Insekten, Fische und Amphibien ermöglichen Kryoprotektoren das Leben in extremen Klimazonen wie dem Meeresboden oder sehr kalten Oberflächenregionen.
Biologische Proben, die dem Einfrieren ausgesetzt sind, müssen mit einem Kryoprotektivum behandelt werden, um lebensfähig zu bleiben. Organ-, Gewebe- und Blutbanken frieren häufig Spendermaterial für die spätere Verwendung ein und müssen aus Sicherheitsgründen die Gefrier- und Auftaubedingungen kontrollieren. Proben, die für die Biopsie oder Nachbereitung entnommen wurden, können zur Konservierung auch eingefroren werden. Die Materialien können in einem Gefrierschutzbad eingefroren oder zum Schutz in die Masse getaucht werden. Bei Dingen wie Blut wird die Chemikalie hinzugefügt, um eine flüssige Lösung zu erzeugen, bevor das Material zur Lagerung in den Gefrierschrank gelangt.
Die Art des Kryoprotektivums, das zur Verwendung in einer gegebenen Anwendung geeignet ist, kann variieren. Bei Dingen wie Geweben für die Transplantation müssen Ärzte ungiftige Verbindungen verwenden, damit die Patienten nicht schlecht reagieren. Materialien für Studien oder diagnostische Tests können mit gefährlicheren Chemikalien behandelt werden, da sie nicht in Patienten implantiert oder transfundiert werden. Unternehmen der medizinischen Versorgung stellen Kryoprotektionsmittel für verschiedene Zwecke her und geben die empfohlenen Verwendungen auf der Kennzeichnung deutlich an.
Bei der Lebensmittelherstellung halten Kryoprotektoren gefrorene Lebensmittel frisch und lassen sie Textur und Farbe behalten. Firmen, die kommerziell gefrorene Lebensmittel herstellen, verwenden diese Verbindungen zur Behandlung ihrer Produkte. Menschen, die zu Hause Lebensmittel einfrieren, können hausgemachte Kryoprotektionslösungen verwenden, um sicherzustellen, dass Dinge wie Fleisch und Gemüse in der Tiefkühltruhe in gutem Zustand bleiben. Zum Beispiel kann Fleisch in einer Marinade eingefroren werden, wodurch der Zucker in der Marinade das Fleisch vor dem Einfrieren schützt und die spätere Zubereitung des Fleisches erleichtert wird.