Flüssigstickstoff (LN₂) wird von Wissenschaftlern und Forschern zur Lagerung und Konservierung biologischer Materialien verwendet. Flüssigstickstoff ist die flüssige Form des Elements Stickstoff und gilt als kryogene Flüssigkeit, da seine Temperatur unter 0 °C liegt. Insgesamt ist Flüssigstickstoff ein unverzichtbares Hilfsmittel für die wissenschaftliche Forschung.

Die Rolle von Flüssigstickstoff bei der Tiefkühllagerung

Die kryogene Probenkonservierung ist eine Methode zur Verhinderung des Abbaus von biologischem Material. Unter -135 ℃ kommen alle biologischen Funktionen zum Erliegen, was bedeutet, dass Zellen und andere Proben über lange Zeiträume in ihrem jetzigen Zustand bleiben können.

Flüssiger Stickstoff bleibt von Natur aus bei einer kryogenen Temperatur, mit einem Siedepunkt von -195,8 ℃ und einem Gefrierpunkt von -210 ℃. Der einzigartige, extrem niedrige Temperaturbereich von Flüssigstickstoff macht ihn für die Biokonservierung und Zellforschung unverzichtbar.

Flüssiger Stickstoff kann zur Lagerung einer Vielzahl von organischen Materialien wie Zellen, Gewebe und genetischen Proben verwendet werden. Da sich Proben schnell einfrieren lassen, ermöglicht Flüssigstickstoff den Wissenschaftlern die Langzeitlagerung von Proben und minimiert den Probenabbau.

Der Unterschied zwischen der Lagerung von Flüssigstickstoff und Gefrierschränken mit ultratiefen Temperaturen

Laboren und Biobanken stehen zwei Optionen für die Lagerung bei extrem niedrigen Temperaturen zur Verfügung : Flüssigstickstoff (entweder in flüssiger oder in gasförmiger Phase) oder die mechanische Kryokonservierung in Form eines Ultra-Tiefkühlschranks (ULT). Beide Optionen sind wirksame Methoden zur Lagerung biologischer Proben, und die beste Wahl hängt von Ihren Bedürfnissen und Anforderungen ab.

Lagerung

Mechanische Ultratiefkühlgeräte werden in der Regel von einem Motor oder einem Motor angetrieben und sind in verschiedenen Größen erhältlich. Die Größe des Gefriergeräts richtet sich nach der Lagerkapazität und dem verfügbaren Platz in Ihrer Einrichtung.

Stehende ULT-Gefriergeräte, wie das SU780XLE, bieten in der Regel die meisten Lagermöglichkeiten, ohne viel Platz zu beanspruchen. ULT-Gefrierschränke funktionieren am besten, wenn die kalte Luft im Inneren ununterbrochen strömt und der Lagerraum optimal genutzt wird. Das Probenmaterial sollte gut organisiert sein, um die Entnahme zu erleichtern und sicherzustellen, dass die Tür so kurz wie möglich geöffnet bleibt.

Flüssiger Stickstoff kann sowohl in flüssiger als auch in dampfförmiger Form zur Lagerung biologischer Proben verwendet werden. In der flüssigen Form werden die Proben direkt in das LN2 getaucht. Fortschritte in der Technologie haben Gefriergeräte mit Stickstoff in der Dampfphase ermöglicht, bei denen die Proben nicht direkt im flüssigen Stickstoff, sondern über ihm gelagert werden.

Die bevorzugte Methode für die Langzeitlagerung ist die Flüssigphasenlagerung; die Dampfphasengefriergeräte sind jedoch wesentlich praktischer. Viele Dampfgefrierschränke verfügen über einen Deckel, der sich oben öffnen lässt, und einen Drehtisch, der den Zugang zum jeweiligen Probengestell ermöglicht.

Mechanische Gefrierschränke werden oft von Forschern bevorzugt, die regelmäßig und häufig auf Proben zugreifen müssen, während Flüssigstickstoff von denjenigen bevorzugt wird, die Lösungen für eine längere Lagerung benötigen.

Sicherheitsprotokolle für die persönliche Lagerung

In Tiefkühltruhen sind in der Regel nur Handschuhe als persönliche Schutzausrüstung (PSA) erforderlich. Bei der Handhabung von Proben in einem ULT-Gefriergerät bestehen keine nennenswerten Risiken für das Personal und keine Anforderungen an die Belüftung.

Bei der Arbeit mit Flüssigstickstoff ist es wichtig, die damit verbundenen Gefahren zu kennen und zu wissen, wie man die Flüssigkeit sicher handhabt. Da er extrem kalt ist, kann flüssiger Stickstoff bei Kontakt mit lebendem Gewebe schwere Erfrierungen verursachen. Außerdem wird durch die Zugabe großer Mengen Stickstoff zur Luft die Sauerstoffmenge reduziert, was zum Ersticken führen kann.

Der Umgang mit Flüssigstickstoff erfordert daher umfangreiche Sicherheitsvorkehrungen. Flüssiger Stickstoff sollte niemals ohne PSA gehandhabt werden, die Folgendes umfasst:

  • Gesichtsschutz und Schutzbrille für Chemikalienspritzer ohne Belüftung
  • Isolierte Kryo-Handschuhe
  • Geschlossene Schuhe
  • Langärmeliges Hemd und Hose
  • Schürze aus Leder oder nicht saugfähigem Material

Flüssigstickstoff sollte nur in gut belüfteten Bereichen verwendet und in Behältern gelagert werden, die für extrem niedrige Temperaturen geeignet sind und sich bei Kontakt mit LN2 nicht zersetzen. Die Anwender sollten einen isolierten Behälter wie einen Dewar-Kolben verwenden.

Die Flüssigkeit sollte niemals in einem versiegelten Behälter ohne Druckentlastungsvorrichtung gelagert werden. Aufgrund des Ausdehnungsverhältnisses von Flüssigkeit zu Gas kann es zu einem Druckanstieg kommen, wenn der flüssige Stickstoff verdampft. Eine Druckentlastungsvorrichtung am Behälter hilft, die Flüssigkeit zu regulieren und eine Explosion zu vermeiden.

Wenn Sie planen, Flüssigstickstoff für die Tiefkühllagerung zu verwenden, ist die Einführung von Standardbetriebsverfahren für die Aufrechterhaltung der Sicherheit im Labor von entscheidender Bedeutung.

Temperaturkontrolle

Der größte Unterschied zwischen mechanischen ULT-Gefriergeräten und Flüssigstickstoff-Gefriergeräten ist der Temperaturbereich. Mechanische ULT-Gefriergeräte arbeiten mit einem Kältemittel und haben einen Temperaturbereich von -50℃ bis -80℃. Sie sorgen für eine gleichmäßige Temperatur von oben nach unten in der gesamten Lagerkammer und sind nicht von Temperaturschwankungen betroffen.

Dampfgefriergeräte können Proben bis zu einer Temperatur von -150℃ lagern. Bei Dampfgefrierschränken wird der flüssige Stickstoff in der Regel in den unteren Teil des Gefrierschranks geleitet, und der Dampf wird zur Kühlung der oberen Gestelle verwendet. Dies kann zu Temperaturgradienten innerhalb des Geräts führen, die eine Verschlechterung der Bioproben zur Folge haben können.

Einige Biorepositorien nutzen sowohl mechanische Gefrierschränke als auch Flüssigstickstoff-Gefrierschränke, da ein zu schnelles Einfrieren der Proben diese beschädigen kann. Mechanische Gefrierschränke können dazu verwendet werden, die Temperatur der Proben schrittweise zu senken, bevor sie in die Langzeitlagerung in Flüssigstickstoff überführt werden.

Häufig gestellte Fragen

Viele Menschen fragen nach Flüssigstickstoff und seinen Verwendungsmöglichkeiten:

Warum wird Flüssigstickstoff für die Lagerung biologischer Materialien verwendet?

Flüssiger Stickstoff wird für die Lagerung von biologischem Material verwendet, da er sehr niedrige Temperaturen von -196 ℃ erreichen kann und dazu beiträgt, den Zellabbau in diesem Material zu verhindern.

Für welche Zwecke wird Flüssigstickstoff verwendet?

Flüssiger Stickstoff wird häufig zur Kühlung und kryogenen Lagerung bei extrem niedrigen Temperaturen verwendet.

Wie kann Flüssigstickstoff sicher verwendet werden?

Flüssiger Stickstoff sollte nur langsam und vorsichtig und in gut belüfteten Bereichen gehandhabt werden. Dazu gehört auch die Verwendung abgedeckter und zugelassener Behälter, die extrem niedrigen Temperaturen standhalten können.

Welche Gefahrenklasse hat flüssiger Stickstoff?

Flüssiger Stickstoff gehört zur Gefahrenklasse 2.2 und gilt als nicht brennbares Gas.


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