Criobiologia
A Criobiologia é um ramo da biologia, que estuda os efeitos de baixas temperaturas em células, tecidos e organismos vivos. A palavra criobiologia vem do grego cryo = frio, bios = vida, e logos = ciência.
Imagem: TEDxRosario · BY-NC-SA · Openverse
As 6 principais áreas de estudo da criobiologia podem ser consideradas:
A história da Criobiologia remonta à antiguidade, 2500 a.C. as baixas temperaturas eram usadas no Egipto na medicina. O uso do frio foi recomendado por Hipócrates para estancar hemorragias e inchaços. Com o início da ciência moderna, Robert Boyle estudou os efeitos das baixas temperaturas em animais. Em 1949 foi pela primeira vez criopreservado sémen de touro por uma equipa de cientistas liderado por Christopher Polge (1926-2006). Este facto levou a um amplo uso, actualmente, da criopreservação, com vários tipos de órgãos, tecidos e células que são frequentemente armazenados a baixas temperaturas. Órgãos como corações são normalmente armazenados e transportados, por curtos períodos de tempo, a baixas temperaturas (mas não de congelação) para transplante. Suspensões celulares (como sémen e sangue) e secções finas de tecidos podem, em alguns casos, ser armazenadas, quase indefinidamente á temperatura do azoto líquido (Criopreservação). Sémen humano, oócito e embriões são rotineiramente armazenados em centros de investigaçao e tratamento de infertilidade. No princípio da década de 2000 nasceu o primeiro bebé resultante da fertilização de um oócito criopreservado por um espermatozóide criopreservado.
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Muitos organismos são capazes de tolerar longos períodos de tempo a temperaturas abaixo do ponto de congelação da água. A maioria dos organismos vivos acumula crioprotectores tais como proteínas anti-congelação, polióis e glucose para se protegerem contra os danos causados pelos cristais de gelo. A maioria das plantas consegue suportar temperaturas até -4°C ou -12°C.
Bactérias
Foi descrito em três espécies de bactérias, Carnobacterium pleistocenium, Chryseobacterium greenlandensis e Herminiimonas glaciei a capacidade de serem reanimadas, depois de terem estado congeladas durante milhares de anos. Algumas bactérias, tal como a Pseudomonas syringae, produzem proteínas especializadas que servem como potentes ice nucleators, que são usadas para forçar a formação de gelo na superfície de vários frutos e plantas a cerca de -2 °C. O congelamento causa danos no epitélio tornando os nutrientes nos tecidos externos da planta, disponíveis para a bactéria.
Plantas
Várias plantas usam um processo chamado hardening que lhes permite sobreviver a temperaturas abaixo de 0°C durante semanas ou meses.
Animais
Nemátodos que sobrevivem a temperaturas a baixo de 0 °C incluem Trichostrongylus colubriformis e Panagrolaimus davidi. As larvas da barata japonesa Periplaneta japonica sobrevivem curtos períodos de tempo -6 ou -8 °C. A barata norte americana Cucujus clavipes pode sobreviver após ter sido congelada a -150 °C. O mosquito Exechia nugatoria consegue sobreviver após ter sido congelado a -50 °C, através de um mecanismo que permite a formação de cristais de gelo no corpo mas não na cabeça. Também a barata Upis ceramboides apresenta tolerância à congelação. Outros invertebrados tolerantes a baixas temperaturas são os tardígrados que podem sobreviver a -271 °C, próximo do zero absoluto, considerado um extremófilo.
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Criopreservação nos humanos aplicada à preservação ou tratamento da infertilidade, envolve a preservação de embriões (pré-embriões de 2, 4 e 8 células ou blastocistos), sêmen e oócitos usando congelação lenta, podendo serem preservados por mais de 10 anos em azoto líquido. A fertilização in vitro, é realizada nos gametas femininos (oócitos) e masculinos (espermatozoides) após descongelados e/ou à fresco. No caso da criopreservação de oócitos, após descongelado é submetido à fertilização in vitro e após desenvolvimento adequado do embrião é transferido para o útero, onde ocorre a implantação. Nos casos de embriões criopreservados após serem descongelados, são colocados diretamente no útero. A vitrificação que implica a transformação de uma solução aquosa num liquido amorfo com aspecto vítreo devido a um resfriamento muito rápido, tem as suas vantagens e desvantagens e não é tão controlável como as técnicas de congelação lenta aplicadas a sêmen, oócitos e embriões. Mas tem sido praticada preferencialmente como técnica de criopreservação devido aos resultados superiores aos da congelação lenta.
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A Criobiologia é uma ciência aplicada que visa o estudo da preservação da vida a baixas temperaturas. Armazenamento hipotérmico refere-se a temperaturas entre 0°C e a temperatura corporal dos mamíferos (32°C a 37°C). Armazenamento usando a criopreservação, por outro lado, é realizada entre -80°C e -196°C. Normalmente o armazenamento hipotérmico é aplicado a órgãos e tecidos, enquanto a criopreservação é aplicada a células individuais. Em regra no armazenamento hipotérmico cada redução de 10°C é acompanhado por um decréscimo em 50% no consumo de oxigénio. Tecidos e órgãos mantidos em condições hipotérmicas para transplante de órgãos requerem soluções especiais que impeçam a acidose, diminuam a actividade das bombas de Na+/K+-ATPase e aumentem a concentração intracelular de cálcio.
