Stirling Ultracold a récemment lancé un nouveau matériau à changement de phase (PCM) à -70 °C, baptisé Stirling Ultraguard Dans la chaîne du froid, le terme « PCM » est couramment utilisé, mais il est peut-être moins familier aux acteurs des secteurs de la biotechnologie ou des sciences de la vie. Cependant, ce n’est pas parce que le terme « PCM » n’est pas couramment utilisé que vous n’y avez jamais été confronté. Les matériaux à changement de phase de base utilisés en science sont la glace et la glace carbonique. Cet article de blog vous expliquera en détail ce qu’est un PCM et comment il peut être utilisé, notamment à travers les cas d’utilisation testés pour Stirling Ultraguard.

Qu'est-ce que le PCM ?

Un PCM est un matériau qui subit une transition de phase, expulsant de la chaleur (énergie) lorsqu'il est refroidi en dessous d'une certaine température. C'est ce qu'on appelle la chaleur latente de fusion. L'eau est le MCP le plus couramment utilisé dans la vie quotidienne. En dessous de 0°C, l'eau se cristallise en glace. La chaleur latente de fusion pendant cette transition est de 334 kilo-Joules d'énergie pour 1 kilogramme de glace, ou plus communément 334 kJ/kg (144 BTU/lb.).1.

La glace sèche est un autre MCP couramment utilisé dans le domaine des sciences de la vie pour le stockage et le maintien de températures ultra-basses (<-40°C) pendant les expéditions d'échantillons. La glace sèche est fabriquée en liquéfiant le dioxyde de carbone et en l'injectant dans un réservoir, où il est congelé à une température de -109° F et compressé en glace solide. Selon qu'elle est créée dans un granulateur ou une presse à blocs, la glace sèche peut ensuite être transformée en granulés ou en gros blocs.2 Elle est non toxique, mais inflammable, et se sublime directement d'un solide à un gaz avec une chaleur latente de fusion de 197,71 kJ/kg (85 BTU/lb.).

Stirling Ultraguard est très proche de la glace sèche, mais ne nécessite pas un approvisionnement régulier en dioxyde de carbone liquide pour sa production. Ultraguard est un PCM non toxique à base de sel qui, s'il est refroidi à une température inférieure à -86°C, passe de l'état liquide à l'état solide avec une chaleur latente de fusion de 190 kJ/kg (81,7 BTU/lb).

Pourquoi est-ce important ? Au cours des dernières années, différentes régions du monde ont été confrontées à une pénurie de dioxyde de carbone, ce qui a entraîné des problèmes d’approvisionnement en glace carbonique.³ Cette situation est devenue critique lorsque Pfizer, Moderna et des prestataires logistiques tiers ont tenté de distribuer les vaccins à ARNm contre la COVID-19 à travers le monde à des températures ultra-basses.

Comment le PCM est-il utilisé ?

Il existe de multiples utilisations du PCM, comme il existe de multiples types, avec une gamme de températures de stockage. La glace est idéale pour refroidir l'eau potable par temps chaud ou pour maintenir un muscle endolori afin de lutter contre l'inflammation. La glace est également très utile dans une glacière pour garder les boissons froides à la plage.

La glace carbonique est souvent utilisée lorsqu'il est nécessaire de maintenir un échantillon au froid pendant une durée limitée. Que ce soit dans un dispositif de transport ou sur un poste de travail, la glace carbonique sert à maintenir les matériaux biologiques à très basse température pendant leur étude.

Présentation de l'Ultraguard PCM pour le stockage dans les congélateurs ultra-basses températures

À l'instar de la glace dans une glacière de plage, l'Ultraguard placé à l'intérieur d'un congélateur à très basse température (ULT) permet de « conserver le froid » en cas de coupure de courant soudaine ou lors d'un transport en congélateur à autonomie limitée, lorsque l'alimentation électrique n'est pas disponible. En effet, cette solution PCM a été conçue pour être utilisée avec le congélateur Stirling Ultracold ULT25NEU, le seul appareil ULT portable du marché. Un ULT25NEU vide peut être utilisé pour conditionner (charger) puis conserver le PCM chargé ainsi que le contenu essentiel du congélateur. Lorsqu’ils sont utilisés ensemble, l’Ultraguard conditionné maintiendra le congélateur ULT25NEU à une température inférieure à -60 °C pendant plus de 8 heures.

Dans les régions isolées où l'alimentation électrique n'est pas toujours stable ou de bonne qualité, et où la glace carbonique est souvent indisponible, l'Ultraguard et le congélateur ULT25NEU peuvent être utilisés conjointement pour protéger thermiquement les matériaux biologiques critiques contre les coupures de courant totales ou partielles. Le congélateur ULT25NEU a fait ses preuves pour la protection à très basse température sur paillasse en laboratoire, mais lorsqu'il contient de l'Ultraguard conditionné, il ne nécessite plus de prise électrique. De plus, en laboratoire ou dans une biobanque, Ultraguard peut constituer une excellente solution de secours ou un accessoire pour les congélateurs verticaux à très basse température, afin de protéger davantage leur contenu critique en cas de coupure de courant ou de catastrophe naturelle, voire servir d’isolation supplémentaire dans un environnement de fonctionnement extrêmement chaud.

Les températures ultra-basses, inférieures à -60°C, sont difficiles à atteindre et à maintenir. Ultraguard, après avoir été conditionné dans un congélateur ULT, peut maintenant contribuer à rendre ces températures un peu plus faciles à atteindre. Au fur et à mesure que BioLife Solutions explore de nouveaux cas d'utilisation pour Ultraguard, nous ne manquerons pas de vous tenir au courant.

Références