Wat is een cryoprotectant?
Een cryoprotectant is een chemische verbinding die schade aan biologische weefsels beperkt in vriescondities. Zonder bescherming zullen cellen scheuren wanneer ze bevriezen als gevolg van expanderend water, waardoor ernstig letsel of de dood van levende organismen wordt veroorzaakt en weefselmonsters of ingevroren voedselproducten worden geruïneerd. Sommige dieren produceren van nature hun eigen cryoprotectanten als aanpassing aan koude klimaten. Er zijn synthetische versies beschikbaar voor biologische materialen die worden opgeslagen, variërend van weefselmonsters voor onderzoek tot diepvriesmaaltijden.
De verbinding kan op een aantal verschillende manieren werken. Een gebruikelijke aanpak is om het vriespunt te verlagen en het weefsel flexibel te houden bij temperaturen die normaal tot bevriezing zouden leiden. Anderen binden zich aan specifieke moleculen om weefsel te helpen zijn structuur te behouden onder de intense druk van koude temperaturen. Voor organismen zoals insecten, vissen en amfibieën, maken cryobeschermingsmiddelen het mogelijk om in extreme klimaten zoals de bodem van de oceaan of zeer koude oppervlaktegebieden te leven.
Biologische monsters die worden ingevroren moeten worden behandeld met een cryoprotectant om ze levensvatbaar te houden. Orgaan, weefsel en bloedbanken bevriezen vaak donormateriaal voor later gebruik en moeten voor de veiligheid de bevriezings- en ontdooicondities regelen. Monsters genomen voor biopsie of nageslacht kunnen ook worden ingevroren voor conservering. De materialen kunnen worden ingevroren in een bad van cryoprotectant of ter bescherming in de verbinding worden ondergedompeld. Voor dingen zoals bloed wordt de chemische stof toegevoegd om een vloeibare oplossing te maken voordat het materiaal in de vriezer gaat voor opslag.
Het type cryobeschermingsmiddel dat geschikt is voor gebruik in een bepaalde toepassing kan variëren. Voor dingen zoals weefsels voor transplantatie moeten artsen niet-toxische verbindingen gebruiken, zodat patiënten geen slechte reactie zullen ervaren. Materialen voor onderzoek of diagnostische testen kunnen worden behandeld met gevaarlijkere chemicaliën, omdat ze niet worden geïmplanteerd of getransfuseerd bij patiënten. Medische toeleveringsbedrijven maken cryoprotectantproducten voor verschillende doeleinden en geven duidelijk aanbevolen gebruik op de etikettering aan.
Bij voedselproductie houden cryoprotectanten bevroren voedsel vers en laten het textuur en kleur behouden. Bedrijven die commercieel ingevroren levensmiddelen produceren, gebruiken deze verbindingen om hun producten te behandelen. Mensen die thuis voedsel invriezen, kunnen zelfgemaakte cryoprotectantoplossingen gebruiken om ervoor te zorgen dat dingen zoals vlees en groenten in goede staat in de vriezer blijven. Vlees kan bijvoorbeeld worden ingevroren in een marinade, waardoor de suikers in de marinade het vlees beschermen tegen verbranding in de vriezer, en waardoor het vlees later gemakkelijk kan worden bereid.