CRIBIOLOGIA

 CRIOBIOLOGIA

 

Se denomina Criobiología (crio: frío) al estudio de los procesos que ocurren durante la exposición de material biológico a bajas temperaturas. Los primeros intentos de utilizar frío para la conservación de material biológico se remontan al año 1700, pero fue en realidad en 1949, con el descubrimiento del glicerol como crioprotector, cuando comenzaron a realizarse análisis metódicos sobre congelación. En 1972 D. Whittingham, S. Leibo y P Mazur publicaron los resultados de sus estudios de congelación de embriones de ratón y en 1983 Trounson y Mohr publicaron su trabajo sobre el primer embarazo en humanos logrado con embriones congelados.

La criobiología en realidad es una ciencia en la que muchos de sus avances fueron resultado de métodos de ensayo y error, donde se prueba una opción y se observa si funciona. Si funciona se tiene una solución; si no –en el caso de un error- se intenta otra opción. De esta forma, una vez determinados los parámetros para un tipo de congelación se realizan cálculos basados en la evidencia para analizar minuciosamente las características del fenómeno observado.

En líneas generales en los estudios de criobiología se combinan principios físicos –la temperatura y cambios de estado -, químicos –la composición de los crioprotectores- y biológicos –la célula, tejido u órganos, el tipo y/o especie-. En este capítulo analizaremos cómo reacciona y las consecuencias que sufre una célula a todo este tipo de cambios.

El proceso de congelación de células, embriones o esperma, consiste en descender de la temperatura corporal o fisiológica en la que se encontraban, cercana a los 38 ºC, hasta temperaturas negativas (bajo cero); en este caso en particular, a la temperatura del nitrógeno líquido (– 196 ºC) en el que finalmente los embriones u otro material biológico serán depositados y mantenidos en estado inanimado por tiempo indefinido.

El efecto físico de una baja temperatura, 0 ºC o menos, sobre una materia líquida es simple: se traduce en la formación de hielo, o sea que el efecto del frío hace que el agua cambie del estado líquido al sólido (hielo). Ahora bien, en muy pocas ocasiones encontraremos en la naturaleza agua en su estado puro, por lo que toda agua que en encontremos en el medio ambiente estará combinada con sales. Por lo tanto es importante comprender que existe una correlación entre la temperatura a la que se somete una solución (agua, solvente) y la concentración de sales que ésta contiene (soluto). Consecuentemente, cuando una solución comienza a congelarse se forman cristales de hielo, lo que indica que a la vez que el agua se congela (cristaliza) la concentración de la solución (relación entre moléculas de agua libre y moléculas de la sal en solución) aumenta. De esta misma forma se puede decir que el punto de congelación de una solución disminuye con el aumento de la concentración de sales. Por ejemplo, el agua pura (0% de sales) se congela a 0 ºC, pero la solución fisiológica, ClNa 9 ‰, comienza a congelarse cerca de los –5 ºC y alcanza su punto eutéctico a –21,6 ºC. El punto eutéctico de una solución es el punto térmico en el cual la solución a consecuencia de la congelación misma alcanzó un punto en el que ya no hay más solvente libre en la solución, o sea que no hay más agua libre ya que toda se ha congelado produciendo como resultado la concentración máxima de las sales que estaban en solución.

Volviendo al ejemplo de la solución fisiológica, ésta comienza a formar hielo (inicio de la congelación) cuando se encuentra entre –2 y –5 ºC, y se congelará totalmente (punto eutéctico) cuando alcanza –21 ºC, variando la molaridad (M: concentración de sales) de la solución inicial de 0.165 M a 6 M.

La concentración de una solución varia acorde a la temperatura a la que se expone; este fenómeno produce a su vez un descenso del punto de congelación, un aumento en el punto de ebullición, y un aumento de la presión osmótica del medio y se denomina propiedad coligativa de una solución.