Вы здесь

Глицерин как криопротектор

Моолекула глицерина

Глицери́н (глицерóл, пропантриол-1,2,3) — простейший представитель трёхатомных спиртов с формулой C3H5(OH)3. Представляет собой вязкую прозрачную жидкость.  Глицерин используется, в частности, как криопротектор. Он сладкий на вкус, отчего и получил своё название (др.-греч. γλυκός — сладкий). Молярная масса - 92,09382 г/моль, плотность - 1,261 г/см³, показатель преломления - 1,4729.

Глицерин это вязкая, очень гигроскопичная жидкость, смешивается с водой в любых пропорциях.

Открыт глицерин был в 1779 году шведским ученым Карлом Вильгельмом Шееле (открывшим, в частности, и кислород) при омылении жиров в присутствии окислов свинца. Он заметил, что при кипячении оливкового масла со свинцовым  глетом (полиморфная модификация оксида свинца(II)), кроме свинцового мыла, т. е. свинцовой соли жирных кислот, получается еще сладкая, сиропообразная жидкость. Тем же способом Шееле получил затем глицерин из миндального, льняного, сурепного, коровьего масел и из свиного жира.

Кроме жиров, глицерин всегда находится в вине (от 0,978 %, до 1,667 % ), так как он образуется при спиртовом брожении сахара (в количестве до 3 % от взятого сахара), и в очень незначительном количестве - в водке. Глицерин это антисептик. Он также используется в фармацевтике, косметологии, кожевенной промышленности, в пишевой промышленности - при изготовлении кондитерских изделий и пр.. 

Портрет МаксимоваОткрытие криопротекторного эффекта глицерина принадлежит русскому ботанику-физиологу, академику Академии наук СССР Н.А. Максимову (1880—1952 гг.), который обнаружил его в 1912 году при переохлаждении растительных тканей в диапазоне слабоположительных температур.

После обнаружения криопротекторного эффекта при использовании глицерина Максимов сделал доклад перед научной аудиторией, а уже через год вышла и его научная статья (Максимов Н. А. / О вымерзании и холодостойкости растений // Изв. Лесн. ин-та. 1913. — Т. 25. — С. 1-329.).

Любопытно, что это открытие было надолго забыто. Только в 1946 г. Жан Ростан  - также академик, член Французской академии - продемонстрировал возможность хранения спермы лягушки в течение одних суток при температуре от —4 до —6°С в среде, содержащей 10—20 % глицерина. Но эти опыты опять не были замечены, и понадобился случай, чтобы внимание ученых было привлечено к глицерину уже надолго: в 1949 году английские исследователи К. Полдж и О. Смит, работая над замораживанием клеток в растворах сахаров, случайно, перепутав пробирки, обнаружили, что глицерин обладает криозащитными свойствами в отношении спермиев петуха.

Все криопротекторы делятся на две группы проникающие и непроникающие. Это разделение достаточно условно. Так, глицерин может проникать в клетку, если его добавлять при комнатной температуре, или выступать как непроникающее соединение, если его добавлять при температуре О°С. Непроникающие криопротекторы влияют на мембрану клетки, повышая ее проницаемость. Применение сильных, проникающих в клетку криопротекторов ограничено их токсичностью. Поэтому обычно используют смеси криопротекторов, так как в них токсичность одного из веществ снижается за счет присутствия другого. 

Глицерин сейчас широко используется в криобиологии и крионике как криопротектор. С помощью криопротекторов осуществлена длительная обратимая консервация таких биологических объектов, как белые кровяные тельца, сперма, костный мозг, хрящи, почка кролика, часть сердца свиньи... Разрабатываются методы обратимой консервации более сложных биологических систем и даже целых органов.

Например, клетки в криобиологии замораживают при разных температурах (от -10°С до -196°С) и различных скоростях замораживания. Для защиты от повреждающего действия низких температур клетки предварительно суспендируют в растворах криопротекторов. Чаще других применяют 10—20%-ный раствор глицерина или 7—10%-ный раствор диметилсульфоксида (СН3—S—СН3). Также глицерин используется при подготовке многих видов бактерий к хранению в жидком азоте.

А в крионике до перехода крионических организаций на витрификационные растворы, глицерин часто использовался как основа криопротекторных растворов. Сейчас он используется таким образом только в некоторых случаях при крионировании криопациентов (мозгов или тел). При этом используется минимум три сменяющих друг друга раствора криопротекторов с увеличивающейся концентрацией глицерина: 15%, 30%, 60 %. 

 

Дополнительно:

Видео "Удивительные свойства глицерина"

Жану Ростану (см. выше) принадлежат слова: "Метод сохранения, который он [Эттингер, "отец крионики"] предлагает, это заморозка (в ванне с жидким гелием или азотом); этот метод пока не является безвредным, но, бесспорно, наука будущего сможет исправить и повреждения от заморозки. Таким образом, нам нужно не так уж долго ждать, пока мы научимся замораживать человеческий организм без дополнительных повреждений. Когда это произойдет, нам придется заменить кладбища на спальные корпуса, и каждый из нас получит свой шанс на бессмертие, обещаемое наукой." Также Жану Ростану принадлежит афоризм: "Мертвец это всего лишь пока что неизлечимый больной".

А вот видео, как в виртуальной реальности с помощью программы Nanolab собираются молекулы глицерина и этиленгликоля. 

Поделиться