La importancia del control del rango de congelamiento

El rango mediante el cual las células son congeladas es muy importante, ya que el proceso de congelamiento afecta la tasa de formación y el tamaño de los cristales de hielo, al igual que los efectos de la solución que ocurren durante el proceso. Diferentes tipos de células pueden requerir distintos rangos de congelamiento, sin embargo un rango uniforme de 1°C por minuto desde temperatura ambiente, es efectivo para una gran variedad de células y organismos.

Generalmente, mientras más grandes sean las células, más crítico se vuelve el congelamiento lento. La mayoría de las bacterias y los hongos que generan esporas toleran los rangos de congelamiento menos ideales y pueden ser congelados exponiendo el material a -80°C por un cierto periodo de tiempo. En cambio, algunas bacterias y los hongos no esporulantes requieren rangos de congelamiento más uniformes.

Protistas, células mamíferas y células de plantas requieren aún más control del rango de congelamiento, así como también manipulación especial para minimizar efectos perjudiciales del sub-congelamiento y el calor liberado durante la fase de cambio de agua a hielo.

A pesar del control aplicado al congelamiento de células, la mayoría del agua presente se congelará a aproximadamente -2°C a -5°C. El cambio de estado, de líquido a cristalino, resultará en la liberación de energía como calor, esto se conoce como el calor latente de la fusión. Entibiamiento de la muestra ocurre hasta que se logra el equilibrio en el punto de congelamiento, en el cual el hielo se forma continuamente. Para minimizar este efecto perjudicial, el sub-congelamiento debe ser minimizado induciendo artificialmente la formación de hielo. Esto puede ser logrado alimentando la suspensión con hielo o algún otro agente nucleante, o también bajando rápidamente la temperatura externa para apurar la formación de cristales.

Para lograr rangos de congelamiento uniformes y controlados, en el laboratorio se debe usar un freezer o chiller programable y con rangos controlados para las distintas porciones de la curva de congelamiento.