Kryokonservierung

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Konservierung von Pflanzenproben
Stickstofftank

Unter Kryokonservierung (von griechisch κρύος, krýos = Kälte und lateinisch conservare = erhalten, bewahren) versteht man das Aufbewahren von Zellen oder Gewebe durch Einfrieren in flüssigem Stickstoff. Mit Hilfe dieses Verfahrens ist es möglich, die Vitalität der Zellen nahezu unbegrenzt aufrechtzuerhalten, obgleich das biologische System in den Aggregatzustand eines Festkörpers übergeht. Kryokonservierung kann sowohl bei Pflanzenzellen als auch bei tierischen Zellen angewandt werden, beim Menschen zum Beispiel auch bei Spermien, Eizellen und Embryonen. Die Lagerung findet in sogenannten Kryobanken statt.

Die konservierten Zellen können so über einen sehr langen Zeitraum in einer Art Kältestarre erhalten werden, in der alle Stoffwechselvorgänge nahezu zum Stillstand kommen. Nach dem Auftauen können die Zellen ihre normalen physiologischen Prozesse wieder aufnehmen. Embryonen können dann zum Beispiel in die Gebärmutterhöhle transferiert werden.

Einzelne Zellen können so schnell eingefroren werden, dass das Wasser nur kleine Eiskristalle bildet. Bei größeren, mehrzelligen Organismen bilden sich beim Einfrieren jedoch aufgrund der zu geringen Temperaturabsenkung im Kern Eiskristalle, welche so groß werden, dass sie die Zellwände durchbrechen und damit irreparabel zerstören. Das Einfrieren von Erdbeeren im Gefrierschrank verdeutlicht die Zellschädigungen beim Einfrieren anschaulich: Nach dem Auftauen wirken die Erdbeeren matschig – sie haben Wasser verloren, welches aus den beschädigten Zellen ausgetreten ist.

Kryokonservierung funktioniert heutzutage bei Zellproben bis hin zu kleinen Organen, wenn man unter Zuhilfenahme des richtig abgestimmten Frostschutzmittels die Proben sehr schnell einfriert, also zum Beispiel mit flüssigem Stickstoff auf 77K (−196 °C) abkühlt (verglasen). Verschiedene Moose können so bei −135 °C mehrere Jahre kryokonserviert werden, ohne ihre Regenerationsfähigkeit zu verlieren.[1]

Es gibt Frösche wie den Waldfrosch oder Insekten wie die Gallmücke, die ein Einfrieren im Winter bis zu einer bestimmten kritischen Temperatur aufgrund eines körpereigenen Frostschutzmittels (Harnstoff) überleben. Größere Organe und Organismen erleiden beim Kryokonservieren jedoch Schäden, die nicht mit heutigen Mitteln behoben werden können. Ein Erfolg oder Misserfolg von Kryonik wird sich daher erst rückblickend beurteilen lassen.

Siehe auch[Bearbeiten]

Literatur[Bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. Schulte, J., R. Reski (2004): High-throughput cryopreservation of 140000 Physcomitrella patens mutants. Plant Biol. 6, 119–127. [1]