Что такое криохранилище и чем оно отличается от обычного сосуда Дьюара
Любой сосуд Дьюара — это ёмкость с вакуумной изоляцией, в которой жидкий азот испаряется медленно. Криохранилище — тот же принцип, но с другой задачей: хранить много образцов длительное время с учётом и контролем. Для этого у него широкая горловина (от 216 мм и выше), штативы или стеллажи внутри, платформа для образцов и, как правило, возможность держать образцы в паровой фазе над уровнем азота.
Если вам нужно хранить несколько десятков доз семени, достаточно обычного сосуда с канистрами. Если речь идёт о сотнях и тысячах образцов клеточных культур, штаммов микроорганизмов, плазмы, ДНК-библиотек или эмбрионов, нужно именно криохранилище. Разницу между видами сосудов разбирает статья «Виды сосудов Дьюара», а общее устройство — статья «Как устроен сосуд Дьюара». Все наши криохранилища собраны в разделе «Криохранилища».
Паровая или жидкая фаза: как выбрать способ хранения
Образцы можно погружать в жидкий азот или держать над ним в парах. Температура жидкого азота при атмосферном давлении — около −196 °C; в парах она выше и растёт по мере подъёма к горловине. Поэтому выбор фазы — это компромисс между стабильностью температуры, безопасностью и расходом азота.
Хранение в жидкой фазе
Образцы стоят в жидкости: температура равномерна по всему объёму, колебания минимальны. Это даёт самые длительные сроки хранения азота в карточках: например, у КАДАММ КХ370 срок в жидкой фазе составляет 74 сут, у КАДАММ КХ800 — 118 сут, у КАДАММ КХ1800 — 177 сут. Но у жидкой фазы есть недостатки: азот может проникать в негерметичные ёмкости, а при быстром нагреве он расширяется и способен разорвать пробирку. Поэтому применяют криопробирки и соломины, рассчитанные на жидкую фазу, и работают в защитных очках и маске.
Хранение в паровой фазе
Образцы стоят над уровнем азота, на платформе или в штативах. Пары не касаются пробирок жидкостью, поэтому риск попадания азота внутрь и риск разрыва ниже; это удобно, когда в хранилище лежат разные виды биоматериала и нужно исключить перекрёстное загрязнение через жидкость. Платой становится градиент температур по высоте и меньший срок хранения азота: по карточкам КХ370 это 11 сут против 74 сут в жидкой фазе, у КХ800 — 18 сут против 118, у КХ1800 — 30 сут против 177.
Как выбрать фазу
- Долгое хранение ценных образцов с редкими доступами — жидкая фаза, если ёмкости рассчитаны на погружение.
- Частые доступы, разные виды материала, требования к безопасности персонала — паровая фаза.
- Невозможно обеспечить частую доливку — жидкая фаза или хранилище с запасом азота под платформой.
Срок хранения азота в карточке — статический: при закрытой горловине и без отбора образцов. Каждое открытие хранилища сокращает его. Для паровой фазы закладывайте заметный запас и ведите график доливки.
Как считать вместимость криохранилища
Литры азота и вместимость образцов — разные величины. Реальная вместимость задаётся диаметром горловины, диаметром и высотой штативов и размером пробирок. В карточках серий мы указываем число криопробирок 2 мл, а где это применимо — и 5 мл.
Практическая последовательность расчёта такая:
- Определите, какие ёмкости вы храните: криопробирки 2 мл, пробирки 5 мл, соломины, пакеты.
- Оцените текущее число образцов и планируемый прирост на несколько лет.
- Добавьте резерв: пустые штативы нужны для перекладки и аварийного размещения образцов из другого хранилища.
- Сверьте полезную высоту под штативы с высотой пробирок и подъёмным устройством.
- Проверьте, поместится ли хранилище в помещении с учётом массы заполненного сосуда и высоты потолка.
Как выбирать объём, горловину и комплектацию у обычных сосудов, описано в статье «Как выбрать сосуд Дьюара».
Типоразмерный ряд криохранилищ КАДАММ
Ряд охватывает хранилища от небольшой лабораторной группы до крупного биобанка. Цифры — из карточек серий.
| Серия | Объём азота, л | Криопробирки 2 мл | Срок хранения, сут | Особенности |
|---|---|---|---|---|
| КАДАММ КХ65 | 65 | 2400 | 54 | Запас азота под платформой 30 л |
| КАДАММ КХ95 | 95 | 3600 (5 мл — 1458) | 95 | Горловина 216 мм |
| КАДАММ КХ145 | 145 | 4800 (5 мл — 1944) | 96 | Горловина 216 мм |
| КАДАММ КХ175 | 175 | 6000 (5 мл — 2430) | 116 | Горловина 216 мм |
| КАДАММ КХ370 | 370 | 15600 | 74 жидкая, 11 паровая | Горловина 320 мм |
| КАДАММ КХ460 | 460 | 19500 | 92 жидкая, 11 паровая | Горловина 320 мм |
| КАДАММ КХ550 | 550 | 28000 | 80 жидкая, 17 паровая | Запас под платформой 125 л |
| КАДАММ КХ800 | 800 | 40600 | 118 жидкая, 18 паровая | Горловина 445 мм |
| КАДАММ КХ850 | 850 | 44200 | 130 жидкая, 25 паровая | Запас под платформой 165 л |
| КАДАММ КХ1000 | 1000 | 55500 | 125 жидкая, 25 паровая | Горловина 500 мм |
| КАДАММ КХ1800 | 1800 | 94500 | 177 жидкая, 30 паровая | Горловина 635 мм |
Для небольших объёмов и ёмкостей с канистрами смотрите раздел «Сосуды Дьюара для хранения азота и биоматериала».
Разрез криохранилища: в жидкой фазе температура ровная, в паровой растёт по мере подъёма к горловине.
Контроль: уровень азота, температура и журнал
Хранилище становится надёжным только вместе с системой контроля. Минимальный набор — три элемента.
Уровень азота
Измеряйте уровень мерной линейкой в сосуде с неподвижным азотом или по датчику уровня, если он есть в вашей конфигурации. Минимально допустимый уровень задаётся высотой платформы и штативов и указывается в инструкции к хранилищу. Для паровой фазы он критичнее: падение уровня сразу меняет температуру на верхних штативах.
Температура
В паровой фазе температуру контролируют датчиком на разных высотах хранилища: нужно знать, на каком уровне находится самый верхний штатив при текущем заполнении. Сигнализация выводит оповещение при выходе за допустимые значения, пока образцы не успели нагреться.
Журнал и учёт образцов
В журнал записывают уровень, дату доливки, объём добавленного азота, температуру и подпись ответственного. Отдельно ведут реестр образцов: номер штатива, ячейка, дата помещения. Без реестра поиск образца означает долгое открытие горловины, а значит, нагрев всего хранилища. Плановая доливка азота из сосуда под давлением описана в статье «Криогенные сосуды под давлением», а правила безопасной заливки — в статье «Эксплуатация сосуда Дьюара». Как рассчитать срок между доливками, смотрите в статье «Сколько хранится жидкий азот».
Криохранилище с жидким азотом нельзя ставить в плохо вентилируемое помещение: испаряющийся азот вытесняет кислород. Для залов хранения нужны вентиляция и датчик кислорода, а работа с открытым хранилищем — в защитных очках и перчатках.
Криохранилище эмбрионов и клеточных линий
Криохранилище эмбрионов отличается от хранилища семени и пробирок тем, что материал в нём единичный и невосполнимый. Поэтому для него выбирают конфигурацию с запасом азота и по возможности отдельное хранилище или отдельный штатив: общий доступ к хранилищу с частыми открываниями повышает риск. Для соломин с эмбрионами нужны штативы, рассчитанные на соломины, а не на пробирки. Применение в ветеринарии и животноводстве разобрано в статье «Сосуд Дьюара для ветеринарии: хранение семени и эмбрионов».
Для клеточных культур перед замораживанием и после размораживания нужны стерильная работа и инкубация: подходят CO₂-инкубаторы, боксы микробиологической безопасности и ламинарные боксы. Если часть коллекции можно хранить не в азоте, а в сухом виде, рассмотрите лиофилизацию бактерий, плазмы и биопрепаратов: она снижает нагрузку на азотное хранилище.
Криохранилище цена: из чего она складывается
Вопрос «криохранилище цена» не имеет одного ответа, потому что на стоимость влияют несколько параметров:
- Объём и вместимость. Чем больше пробирок, тем выше цена, но стоимость хранения одного образца у крупных моделей ниже.
- Горловина и штативы. Набор штативов, платформа и подъёмная система входят в комплектацию по-разному.
- Контроль. Датчик уровня и температуры, сигнализация, автоматическая доливка — отдельные опции.
- Азот. Эксплуатационные расходы определяются испарением: по карточке серии оценивайте число литров в сутки и сравнивайте с ценой азота в вашем регионе.
Точную стоимость и сроки поставки мы называем после подбора комплектации: добавьте нужные модели в спецификацию, и наши инженеры подготовят коммерческое предложение. Для учреждений, которым нужны закупочные коды и стандарты, есть статья «ОКПД 2, ОКОФ и ГОСТ для сосуда Дьюара: закупки».
Типовой комплект для биобанка и лабораторной коллекции
| Задача | Вид и объём сосуда | Карточки КАДАММ | Что ещё из смежных категорий |
|---|---|---|---|
| Небольшая коллекция клеточных линий и штаммов | Хранилище на сотню-другую литров, паровая или жидкая фаза | КАДАММ КХ65, КАДАММ КХ95, КАДАММ КХ145 | CO₂-инкубаторы |
| Биобанк научного института | Хранилище среднего объёма | КАДАММ КХ175, КАДАММ КХ370, КАДАММ КХ460 | Боксы микробиологической безопасности |
| Крупный репозиторий | Хранилище большого объёма | КАДАММ КХ800, КАДАММ КХ1000, КАДАММ КХ1800 | Сосуды под давлением для доливки |
| Перевозка образцов между площадками | Транспортный или сухой отгрузочный сосуд | КАДАММ СДТ20, КАДАММ СДО10 | Транспортные сосуды |
| Подготовка образцов к заморозке | Центрифугирование и разделение | — | Центрифуга с охлаждением |
Весь перечень сосудов и криохранилищ — в разделе «Сосуды Дьюара и криохранилища».