Tejidos congelados
El tejido congelado es un recurso valioso para la investigación y el diagnóstico. La congelación rápida ayuda a mantener la estructura celular y la integridad de las biomoléculas, como el ADN, el ARN y las proteínas, lo que permite un análisis preciso de los mecanismos de las enfermedades tanto a nivel histológico como molecular. Las secciones criostáticas de tejido congelado se utilizan para el control de calidad histológico.
Ultracongeladores (-80°C)
Los congeladores de temperatura ultrabaja (-80 °C) son eficaces para el almacenamiento a medio y largo plazo (de meses a varios años) de muestras de tejidos humanos, especialmente para conservar ADN, ARN, proteínas y otros componentes moleculares. Se utilizan mucho en laboratorios clínicos y de investigación porque son rentables y fáciles de gestionar en comparación con el almacenamiento en nitrógeno líquido.
Sin embargo, no son ideales para el almacenamiento a muy largo plazo (décadas) o para preservar la viabilidad de las células vivas, ya que con el tiempo puede producirse una degradación gradual y la formación de cristales de hielo. Para el almacenamiento a muy largo plazo o de células vivas, es preferible el almacenamiento en nitrógeno líquido (-196 °C).
Referencias
Shabihkhani, M., et al. (2014). The procurement, storage, and quality assurance of frozen blood and tissue biospecimens. Bioquímica clínica, 47(4-5), 258-266.
Hubel, A., Spindler, R., & Skubitz, A. P. (2014). Almacenamiento de bioespecímenes humanos: selección de la temperatura óptima de almacenamiento. Biopreservación y Biobancos, 12(3), 165-175.
Jewell, S. D., et al. (2002). Análisis de la calidad molecular de los tejidos humanos: una experiencia de la Cooperative Human Tissue Network. American Journal of Clinical Pathology, 118(5), 733-741.
Congeladores de nitrógeno líquido (-196°C)
Los congeladores de nitrógeno líquido son una de las mejores opciones para el almacenamiento a largo plazo de muestras de tejidos humanos, sobre todo cuando es esencial mantener la integridad celular y molecular durante periodos prolongados (décadas o más). Estos congeladores funcionan a temperaturas extremadamente bajas (-196 °C), lo que los hace ideales para preservar tanto la integridad estructural como la función biológica de los tejidos.
A -196 °C, los procesos bioquímicos que conducen a la degradación de los tejidos se detienen esencialmente, preservando el ADN, el ARN, las proteínas y los lípidos casi indefinidamente.
Una distinción en el almacenamiento de nitrógeno líquido es la diferencia entre el almacenamiento en fase vapor y en fase líquida. El almacenamiento en fase vapor minimiza el riesgo de contaminación cruzada entre muestras, mientras que el almacenamiento en fase líquida proporciona una temperatura más estable pero puede aumentar los riesgos de contaminación.
Las bajas temperaturas del nitrógeno líquido impiden la formación de cristales de hielo dañinos, que pueden alterar las membranas celulares. Esto los hace adecuados para almacenar tejidos en los que la viabilidad celular es crucial, como la preservación de la fertilidad, la medicina regenerativa y la criopreservación de células vivas.
Congelación rápida
También conocido como congelación rápida, este método consiste en congelar rápidamente el tejido sumergiéndolo en nitrógeno líquido o colocándolo sobre hielo seco. El descenso de temperatura se produce casi instantáneamente.
Ventajas
- Rápido y sencillo: La congelación rápida es mucho más rápida y cómoda que la congelación a velocidad controlada. No requiere equipos especializados más allá del nitrógeno líquido o el hielo seco.
- Bueno para la conservación estructural: La congelación rápida es eficaz para preservar la estructura molecular y la composición química de los tejidos. Es especialmente útil para preservar tejidos para ensayos bioquímicos (por ejemplo, estudios de proteínas, ADN, ARN o enzimas).
- Formación mínima de cristales de hielo en muestras pequeñas: Cuando se realiza correctamente, la congelación rápida puede evitar la formación de grandes cristales de hielo, lo que la hace adecuada para conservar muestras de tejido pequeñas.
- Rentable: Requiere menos equipamiento e infraestructura, lo que la hace más asequible.
Desventajas
- No es ideal para células vivas: La congelación rápida suele provocar una extensa formación de cristales de hielo en muestras grandes o delicadas, dañando las membranas celulares y provocando una escasa viabilidad celular. No es adecuada para tejidos que necesitan permanecer viables.
- Cristales de hielo en muestras más grandes: En los tejidos de mayor tamaño, la congelación rápida puede provocar la formación de cristales de hielo en el interior del tejido, lo que puede alterar las estructuras celulares.
Aplicaciones
- Ensayos bioquímicos y moleculares (por ejemplo, conservación de tejidos para la extracción de ARN, ADN o proteínas).
- Tejidos en los que no se requiere la viabilidad celular, pero la integridad molecular es crucial.
- Laboratorios que necesitan un método de congelación rápido y rentable.
Congelación a velocidad controlada
Este método consiste en reducir gradualmente la temperatura del tejido a un ritmo lento y controlado, normalmente utilizando una máquina de congelación especializada (por ejemplo, un congelador de velocidad controlada).
Ventajas
- Previene la formación de cristales de hielo: Al bajar la temperatura gradualmente, la congelación a velocidad controlada minimiza la formación de grandes cristales de hielo, que pueden dañar las estructuras celulares. Esto es especialmente importante para los tejidos que contienen células delicadas (por ejemplo, células vivas, embriones o determinados órganos). El uso de crioprotectores, como el DMSO, protege aún más a las células del daño causado por los cristales de hielo.
- Óptimo para la viabilidad celular: Es el método preferido cuando se conservan células vivas o tejidos que pueden necesitar ser revividos posteriormente (por ejemplo, células madre o tejidos reproductivos).
- Control preciso: La congelación a velocidad controlada proporciona una gestión precisa de la temperatura, lo que resulta beneficioso cuando se congelan muestras que requieren perfiles de congelación específicos.
Desventajas
- Lleva mucho tiempo: La congelación a velocidad controlada es más lenta y requiere un equipo especializado, que puede no estar disponible en todos los laboratorios.
- Más costoso: El equipo y el tiempo necesarios hacen que este método sea más caro que la congelación rápida.
- Menos eficaz para determinadas moléculas: Para determinados estudios bioquímicos (como la conservación de proteínas, ARN o ADN), la congelación a velocidad controlada puede no ser tan necesaria, ya que estas moléculas suelen ser menos sensibles a la formación de cristales de hielo.
Aplicaciones
- Conservación de tejidos vivos, células o muestras de órganos en los que la viabilidad es importante.
- Criopreservación de embriones, ovocitos o células madre.
- Muestras en las que desea evitar daños por hielo que podrían interferir con la funcionalidad.
Preparación de secciones de criostato
El corte de secciones criostáticas consiste en cortar muestras de tejido congelado en capas finas, normalmente con un criostato, para utilizarlas en diversas aplicaciones de investigación y diagnóstico. Estas secciones tienen un valor incalculable porque permiten preservar la integridad celular y molecular. La capacidad de mantener la morfología tisular y el contenido biomolecular en un estado casi nativo hace que las secciones de criostato sean esenciales para estudiar procesos patológicos, identificar biomarcadores y validar dianas terapéuticas.
Las mejores prácticas para el seccionamiento con criostato incluyen minimizar la acumulación de condensación durante la manipulación para evitar daños en los tejidos y utilizar cuchillas afiladas para garantizar secciones limpias. El etiquetado adecuado de las muestras es crucial para el seguimiento de la integridad del tejido a lo largo del tiempo.
El vídeo de Damien Harkin, de la Universidad Tecnológica de Queensland (QUT), muestra la preparación de secciones congeladas (o criostáticas).
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