Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ И ХИМИИ 2499-9962 54303 МЕДИЦИНСКАЯ БИОФИЗИКА И БИОФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ MEDICAL BIOPHYSICS AND BIOPHYSICAL CHEMISTRY МЕДИЦИНСКАЯ БИОФИЗИКА И БИОФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ CALORIMETRIC CHARACTERISTICS OF GLYCEROL-BASED CRYOPROTECTANT КАЛОРИМЕТРИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ КРИОПРОТЕКТОРА НА ОСНОВЕ ГЛИЦЕРИНА Симоненко Е Ю Simonenko E Yu ksimonenko@inbox.ru Иванова А А Ivanova A A Бурмистрова Е В Burmistrova E V Прядун В В Pryadun V V Васильев А Н Vasiliev A N Яковенко С А Yakovenko S A Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова ru Lomonosov Moscow State University ru Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова ru Lomonosov Moscow State University ru Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова ru Lomonosov Moscow State University ru Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова ru Lomonosov Moscow State University ru Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова ru Lomonosov Moscow State University ru Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова ru Lomonosov Moscow State University ru 25 06 2018 25 06 2018 3 2 406 410 20 06 2018 20 06 2018 https://rusjbpc.ru/en/nauka/article/54303/view

Развитие методов криоконсервации биоматериала расширяет возможности современной биологии (способствует сохранению вымирающих видов, создание криобанков микроорганизмов) и медицины (сохранение и пересадка органов, создание криобанков стволовых клеток и клеток крови). Для защиты клеток от повреждения используют криопротекторы. Эффективность криопротектора обычно оценивается по изменениям жизненно важных показателей клеток после заморозки. Так, успешность криоконсервации сперматозоидов оценивается по их подвижности, морфологии клеток, целостности мембраны и степени фрагментации ДНК. Для отдельных компонентов криопротекторов известны также такие физические параметры, как температура стеклования, вязкость, токсичность и минимальная концентрация, необходимая для витрификации. Однако невозможно найти какие-либо физико-химические характеристики сред для криоконсервации, состоящих из комбинаций проникающих и непроникающих в клетку компонент. В работе предложена адаптация метода адиабатической калориметрии для исследования жидких сред. Измерена зависимость теплоемкости от температуры и определены основные калориметрические характеристики (изменения энтропии ΔS и энтальпии ΔH) для глицерин-содержащего криопротектора, активно используемого при заморозке и хранении спермы.

The development of methods for cryopreservation of biomaterial advances the possibilities of modern biology (contributes to the preservation of endangered species, the creation of cryobanks of microorganisms) and medicine (preservation and transplantation of organs, creation of cryobanks of stem cells and blood cells). Cryoprotectors are used to protect cells from damage. Usually the efficiency of a cryoprotectant is assessed by changes in vital cell parameters after freezing. So, the success of cryopreservation of spermatozoa is estimated by their mobility, cell morphology, membrane integrity and DNA fragmentation. For individual components of cryoprotectants, physical parameters such as glass transition temperature, viscosity, toxicity and the minimum concentration necessary for vitrification are also known. However, it is impossible to find any physicochemical characteristics of cryopreservation media consisting of combinations of penetrating and non-penetrating components into the cell. An adaptation of the adiabatic calorimetry method for the study of liquid media is proposed. The dependence of heat capacity on temperature was measured and the main calorimetric characteristics (changes in entropy ΔS and enthalpy ΔH) for a glycerol-containing cryoprotectant that are actively used for the freezing and storage of semen were determined.

 криопротектор глицерин адиабатическая калориметрия ВРТ cryoprotectant glycerin adiabatic calorimetry ART

Bunge R.G., Keettel W.C., Sherman J.K. Clinical use of frozen semen: report of four cases. Fertil Steril, 1954, vol. 5, pp. 520-9 Bunge R.G., Keettel W.C., Sherman J.K. Clinical use of frozen semen: report of four cases. Fertil Steril, 1954, vol. 5, pp. 520-9 Libo S.P, Picton H.M., Godson R.G. Cryopreservation of human spermatozoa. Current Practices and Controversis in Assisted Reproduction. Geneva: World Health Organization, 2001, pр. 152-65. Libo S.P, Picton H.M., Godson R.G. Cryopreservation of human spermatozoa. Current Practices and Controversis in Assisted Reproduction. Geneva: World Health Organization, 2001, pr. 152-65. Watson P.E. Artifical insemination and the preservation of semen. Lamming G.E. Marshalls Physiology of Reproduction. Churchill Livingstone, Edinburgh, 1992, vol. 2, pp. 747-829. Watson P.E. Artifical insemination and the preservation of semen. Lamming G.E. Marshalls Physiology of Reproduction. Churchill Livingstone, Edinburgh, 1992, vol. 2, pp. 747-829. Arakawa T., Carpenter J.F., Kita Y., Crowe J.H. The basis for toxicity of cartain cryoprotectants: a hypothesis. Cryobiology, 1990, vol. 27, pp. 401-415, DOI: 10.1016/0011-2240(90)90017-X. Arakawa T., Carpenter J.F., Kita Y., Crowe J.H. The basis for toxicity of cartain cryoprotectants: a hypothesis. Cryobiology, 1990, vol. 27, pp. 401-415, DOI: 10.1016/0011-2240(90)90017-X. Gilmore J.A. Determination of optimal cryoprotectants and procedures for their addition and removal from human spermatozoa. HUMAN REPRODUCTION, 1997, vol. 12(1), рp. 112-118. Gilmore J.A. Determination of optimal cryoprotectants and procedures for their addition and removal from human spermatozoa. HUMAN REPRODUCTION, 1997, vol. 12(1), rp. 112-118. Physical properties of glycerine and its solutions. Glycerine Producers Association, 1963, 28 p. Physical properties of glycerine and its solutions. Glycerine Producers Association, 1963, 28 p. Life in the frozen state. Ed. B.J. Fuller, N. Lane, E.E. Benson, CRC PRESS, 2004. Life in the frozen state. Ed. B.J. Fuller, N. Lane, E.E. Benson, CRC PRESS, 2004. Grigoreva A.A., Garmaeva S.B., Yakovenko S.A., Simonenko E.Yu., Tverdislov V.A., Dolganova A.A., Apryshko V.P., Biophysical principles in human gametes cryopreservation: cryoprotectants modified by egg yolk. BPPC-2016, vol. 1, p. 70-73. Grigoreva A.A., Garmaeva S.B., Yakovenko S.A., Simonenko E.Yu., Tverdislov V.A., Dolganova A.A., Apryshko V.P., Biophysical principles in human gametes cryopreservation: cryoprotectants modified by egg yolk. BPPC-2016, vol. 1, p. 70-73. Elder K., Dale B. In-vitro fertilization. Cambridge University Press, 3 ed., 2010. Elder K., Dale B. In-vitro fertilization. Cambridge University Press, 3 ed., 2010. Khod’ko A.T. Critical phenomena, phase transitions and physical states of water-glycerol solutions during cooling - warming, Kharkov University Bulletin, Chemical Series, 2012. no. 1026, iss. 21(44), pp. 177-184. Khod’ko A.T. Critical phenomena, phase transitions and physical states of water-glycerol solutions during cooling - warming, Kharkov University Bulletin, Chemical Series, 2012. no. 1026, iss. 21(44), pp. 177-184.