Conserver des composants biologiques presque indéfiniment, sans altération ni dégradation des cellules. C’est l’objectif du stockage d’échantillons, ou cryoconservation.
Mais qu’est-ce que le stockage d’échantillons ? Quels sont les types de systèmes de refroidissement qui existent et comment Demaco aide-t-il le secteur médical et l’industrie pharmaceutique à fournir de Lisez la suite pour obtenir des réponses détaillées à ces questions.
Qu’est-ce que le stockage d’échantillons ?
Le stockage d’échantillons est le stockage réfrigéré de petites quantités de matériel biologique pour, par exemple, des procédures médicales, des expériences ou la production de médicaments. Il peut s’agir de n’importe quel matériel. On peut penser au sang, à des cellules, au sperme, à certains vaccins ou à d’autres matériaux qui doivent être conservés longtemps et en parfait état.
Par exemple, alors que les aliments sont souvent conservés dans un congélateur « ordinaire » à une température d’environ – 18 °C, le stockage d’échantillons nécessite d’autres méthodes de refroidissement. La température relativement élevée et le refroidissement non régulé dans les congélateurs ordinaires peuvent provoquer de la glace, la circulation de chaleur et la formation de cristaux dans le matériau. Ces cristaux endommagent les cellules et, lorsqu’elles sont décongelées, elles n’ont plus la même forme ni la même qualité qu’auparavant.
C’est là que les systèmes de refroidissement spéciaux pour le stockage d’échantillons offrent la solution. Le refroidissement rapide, les températures extrêmement basses et la stabilité offerts par ces systèmes évitent les dommages et permettent au matériel d’être conservé en parfait état pendant
Les différents types de systèmes de refroidissement
L’objectif du stockage des échantillons est presque toujours le même : ralentir ou arrêter la dégradation du matériel biologique.
Cependant, la manière de procéder varie considérablement.
Il existe différents types de systèmes de refroidissement qui, chacun à leur manière, amènent le matériel à basse température.
Refroidissement mécanique
Même si le stockage d’échantillons implique généralement des techniques cryogéniques, il existe d’autres possibilités. Par exemple, il existe différents types de congélateurs mécaniques qui, comme les systèmes de refroidissement cryogéniques, peuvent atteindre rapidement des températures relativement basses.
Souvent, les systèmes de refroidissement mécanique d’échantillons atteignent une température d’environ -40 à -80 °C en utilisant un réfrigérant tel que l’éthane ou le propane.
Les systèmes de refroidissement mécanique présentent l’avantage de faciliter l’accès aux racks contenant les échantillons, en raison de la forme droite et haute du système. Cependant, la plage de température de ces congélateurs est limitée et il existe un risque
Refroidissement à l’azote gazeux
Un deuxième type de système de refroidissement pour le stockage d’échantillons utilise l’azote gazeux comme réfrigérant.
Le refroidissement dans l’azote gazeux se fait généralement dans une cuve ronde avec un approvisionnement en azote liquide au fond. Au-dessus, une couche d’azote gazeux dans laquelle sont stockés les échantillons se forme.
L’avantage de cette méthode réside dans les basses températures qui peuvent être atteintes et dans la flexibilité de la température.
La température autoréglable de ces congélateurs se situe généralement entre -135°C et -190°C.
Un système de refroidissement à l’azote peut également poser des problèmes techniques, mais la probabilité est plus faible que dans le cas d’un congélateur mécanique. Le système contient moins de composants techniques et nécessite moins d’énergie, ce qui permet d’utiliser un générateur de secours pour éviter les problèmes en cas de panne de courant.
Les cuves rondes contenant de l’azote sont souvent équipées d’un rack rotatif dans lequel les échantillons peuvent être atteints par le haut.
Refroidissement à l’azote liquide
L’azote gazeux offre de nombreuses possibilités, mais les températures les plus basses nécessitent de l’azote liquide. Ce type de système de refroidissement est fréquent dans le secteur médical et l’industrie pharmaceutique.
Les systèmes de refroidissement pour le stockage d’échantillons dans l’azote liquide sont souvent ronds et très similaires à ceux de l’azote gazeux.
La seule différence est que les échantillons sont placés directement dans le liquide, et non dans le gaz.
Le grand avantage du refroidissement dans l’azote liquide est la température extrêmement basse et stable de -196 °C, qui assure la meilleure protection possible des matériaux réfrigérés. À cette température, l’activité cellulaire est complètement arrêtée et un échantillon devrait théoriquement avoir une durée de conservation infinie.
Travailler avec de l’azote liquide présente toutefois un inconvénient : lors de l’ouverture de la cuve, certains risques de sécurité entrent en jeu et une partie du liquide s’évapore. Cette solution est donc surtout idéale pour les échantillons qui seront stockés ou transportés sans être altérés pendant une longue période.
Si un accès régulier aux échantillons est nécessaire, le refroidissement dans un système mécanique ou dans de l’azote gazeux est généralement choisi.
Stockage automatisé d’échantillons
Enfin, la solution pour un stockage sécurisé des échantillons à grande échelle est peut-être le stockage automatisé d’échantillons.
Les systèmes de refroidissement pour le stockage automatisé d’échantillons sont relativement grands et contiennent une pièce refroidie à l’azote gazeux dans laquelle les échantillons peuvent être stockés et manipulés.
Les avantages de cette approche sont notamment les suivants :
- Le système contient un logiciel intégré avancé qui enregistre automatiquement les échantillons. Cela permet un suivi en temps réel et réduit considérablement la probabilité de perdre ou de permuter des échantillons.
- Les échantillons sont placés dans le système par un robot et retirés ou retraités selon les besoins. Cela maintient le système fermé et la température très stable.
- Les essais montrent que les échantillons se réchauffent environ quatre fois plus vite et sont exposés à des températures supérieures à T g pendant environ deux fois plus longtemps dans un processus manuel que dans un processus automatisé. La manipulation automatisée des échantillons permet d’économiser des coûts de main-d’œuvre et est très sûre. Les employés n’entrent pas en contact direct avec les liquides cryogéniques, ce qui réduit le risque d’accident.
Variantes et applications supplémentaires
Bien entendu, les systèmes susmentionnés ne sont pas les seules applications et solutions qui contribuent au succès du stockage d’échantillons.
Les applications et produits suivants se retrouvent également dans les biobanques de divers laboratoires pharmaceutiques ou institutions médicales :
- Les systèmes de réfrigération refroidissant avec de l’azote gazeux et de l’azote liquide.
- Certains matériaux biologiques sont endommagés lorsqu’ils sont placés directement dans l’azote liquide. Le fait de les refroidir d’abord dans de l’azote gazeux puis de les placer dans de l’azote liquide résout ce problème.
- Les congélateurs à taux contrôlé (mécaniques ou cryogéniques) qui abaissent la température de manière contrôlée dans un système, afin de préserver au mieux un matériau spécifique.
- Des Dewars spéciaux de différentes tailles formats pour le transport d’échantillons.
- Des stations de remplissage spécialement conçues pour remplir les Dewars susmentionnés ou des systèmes de refroidissement mobiles pour le stockage d’échantillons.
- Un logiciel et des écrans pour gérer et enregistrer les échantillons.
- Tous les tubes et racks nécessaires au stockage des échantillons.
- Des produits d’amélioration de la qualité pour un azote liquide de la plus haute qualité.
- Des infrastructures cryogéniques pour acheminer l’azote d’un réservoir de stockage vers un système de refroidissement ou un Dewar de stockage d’échantillons.
Demaco et le stockage d’échantillons
Quelle que soit la forme du système de réfrigération cryogénique choisi, il nécessite un approvisionnement en azote liquide. Pour mettre en place un tel système de manière efficace et sûre, il est essentiel de disposer des infrastructures cryogéniques adéquates.
Demaco aide les institutions de l’industrie pharmaceutique et du secteur médical avec les applications cryogéniques et les lignes de transfert qui contrôlent l’approvisionnement en azote liquide.
Nous fournissons des lignes de transfert isolées sous vide complètes et tous les produits supplémentaires (améliorant la qualité) nécessaires à une utilisation optimale de l’azote liquide.
