L'azoto liquido (LN2) viene utilizzato da scienziati e ricercatori per conservare e preservare materiali biologici. L'azoto liquido è lo stato liquido dell'elemento azoto ed è considerato un liquido criogenico, il che significa che raggiunge temperature inferiori a 0 ℃. Nel complesso, l'azoto liquido è uno strumento fondamentale per la ricerca scientifica.
Il ruolo dell'azoto liquido nello stoccaggio criogenico
La conservazione criogenica dei campioni è un metodo utilizzato per prevenire la degradazione dei materiali biologici. Al di sotto di -135 ℃, tutte le funzioni biologiche si arrestano, il che significa che cellule e altri campioni possono rimanere nel loro stato attuale per lunghi periodi.
L'azoto liquido rimane naturalmente a una temperatura criogenica, con un punto di ebollizione di -195,8 ℃ e un punto di congelamento di -210 ℃. L'esclusivo intervallo di temperatura estremamente basso dell'azoto liquido lo rende essenziale per la biopreservazione e la ricerca cellulare.
L'azoto liquido può essere utilizzato per conservare una varietà di materiali organici, come cellule, tessuti e campioni genetici. Essendo efficace nel congelare rapidamente i campioni, l'azoto liquido consente agli scienziati di conservarli a lungo termine e di ridurne al minimo la degradazione.
La differenza tra lo stoccaggio di azoto liquido e i congelatori a bassissima temperatura
I laboratori e le biobanche hanno due opzioni per la conservazione a temperature ultra-basse: l'azoto liquido (sia in fase liquida che in fase gassosa) o la crioconservazione meccanica tramite un congelatore a temperatura ultra-bassa (ULT). Entrambe le opzioni sono metodi efficaci per la conservazione dei campioni biologici e la scelta migliore dipenderà dalle vostre esigenze e dai vostri requisiti.
Conservazione
I congelatori meccanici ultrabassi sono tipicamente alimentati da un compressore o da un motore e sono disponibili in varie dimensioni. Le dimensioni del congelatore dipendono dalla capacità di stoccaggio e dallo spazio disponibile nella struttura.
I congelatori ULT verticali, come il modello SU780XLE, di solito consentono di immagazzinare il massimo senza occupare molto spazio. I congelatori ULT funzionano al meglio quando l'aria fredda all'interno è ininterrotta e lo spazio di stoccaggio è massimizzato. I campioni devono essere ben organizzati per facilitarne il reperimento e garantire che lo sportello rimanga aperto per il minor tempo possibile.
L'azoto liquido può essere utilizzato sia in forma liquida che in forma di vapore per conservare i campioni biologici. Nella forma liquida, i campioni vengono immersi direttamente nell'LN2. I progressi tecnologici hanno permesso di realizzare congelatori ad azoto in fase vapore in cui i campioni vengono conservati sopra l'azoto liquido anziché direttamente al suo interno.
Il metodo preferito per la conservazione a lungo termine tende a essere quello in fase liquida; tuttavia, i congelatori in fase vapore sono molto più convenienti. Molti congelatori a vapore sono dotati di un coperchio che può essere aperto nella parte superiore e di una piattaforma girevole che consente l'accesso al relativo rack di campioni.
I congelatori meccanici sono spesso preferiti dai ricercatori che necessitano di un accesso regolare e frequente ai campioni, mentre l'azoto liquido è preferito da coloro che necessitano di soluzioni di conservazione a più lungo termine.
Protocolli di sicurezza per lo stoccaggio personale
I congelatori a bassissima temperatura richiedono in genere solo guanti come dispositivi di protezione individuale (DPI). Non ci sono rischi significativi per il personale o requisiti di ventilazione quando si maneggiano campioni in un congelatore ULT.
Quando si lavora con l'azoto liquido, è fondamentale capire i rischi che comporta e come maneggiare il liquido in modo sicuro. Essendo estremamente freddo, l'azoto liquido può causare gravi congelamenti se entra in contatto con tessuti viventi. Inoltre, l'aggiunta di grandi quantità di azoto all'aria riduce la quantità di ossigeno e può causare asfissia.
Pertanto, la manipolazione dell'azoto liquido comporta ampie precauzioni di sicurezza. L'azoto liquido non deve mai essere maneggiato senza i DPI, che comprendono:
- Schermo facciale e occhiali per schizzi di sostanze chimiche non ventilati
- Guanti criogenici isolati
- Scarpe a punta chiusa
- Camicia e pantaloni a maniche lunghe
- Grembiule in pelle o in materiale non assorbente
L'azoto liquido deve essere utilizzato solo in aree ben ventilate e conservato in contenitori in grado di gestire temperature estremamente basse e che non si degradano a contatto con l'LN2. Gli addetti alla manipolazione devono utilizzare un contenitore isolato come un pallone di Dewar.
Il liquido non deve mai essere conservato in un contenitore sigillato senza un dispositivo di scarico della pressione. A causa del rapporto di espansione da liquido a gas, quando l'azoto liquido evapora può verificarsi un aumento di pressione. La presenza di un dispositivo di scarico della pressione sul contenitore aiuta a mantenere il liquido regolato e a non causare esplosioni.
Se si prevede di utilizzare l'azoto liquido per la conservazione criogenica, l'implementazione di procedure operative standard sarà fondamentale per mantenere la sicurezza del laboratorio.
Controllo della temperatura
La principale differenza tra i congelatori meccanici ULT e i congelatori ad azoto liquido è l'intervallo di temperatura. I congelatori meccanici ULT utilizzano un refrigerante e hanno un intervallo di temperatura compreso tra -50℃ e -80℃. Forniscono una temperatura uniforme dall'alto verso il basso in tutta la camera di conservazione e non sono soggetti a fluttuazioni di temperatura.
I congelatori a vapore possono conservare campioni fino a -150℃. Nei congelatori a vapore, l'azoto liquido viene solitamente convogliato nella parte inferiore del congelatore e il vapore viene utilizzato per raffreddare i ripiani superiori. Ciò può provocare gradienti di temperatura all'interno dell'unità che possono causare la degradazione dei campioni biologici.
Alcune biobanche utilizzano sia congelatori meccanici che congelatori ad azoto liquido, poiché un congelamento troppo rapido dei campioni può danneggiarli. I congelatori meccanici possono essere utilizzati per abbassare gradualmente la temperatura dei campioni prima che questi vengano trasferiti nella conservazione a lungo termine in azoto liquido.
Domande frequenti
Per quanto riguarda l'azoto liquido e i suoi usi, le persone si chiedono anche:
Perché l'azoto liquido viene utilizzato per la conservazione di materiali biologici?
L'azoto liquido viene utilizzato per la conservazione di materiali biologici perché può raggiungere temperature molto basse, pari a -196 ℃, e aiutare a prevenire la degradazione delle cellule in questi materiali.
Per quali scopi viene utilizzato l'azoto liquido?
L'azoto liquido viene spesso utilizzato per il raffreddamento e lo stoccaggio criogenico a temperature estremamente basse.
Come si può usare l'azoto liquido in modo sicuro?
L'azoto liquido deve essere maneggiato lentamente e con attenzione, in aree ben ventilate. Questo include anche l'uso di contenitori coperti e approvati in grado di resistere a temperature estremamente basse.
Qual è la classe di rischio dell'azoto liquido?
L'azoto liquido rientra nella classe di pericolo 2.2 ed è considerato un gas non infiammabile.
Per ulteriori informazioni sull’uso dell’azoto liquido per la conservazione di materiali biologici, contattare Stirling Ultra Cold Freezers.
