Les avantages du stockage cryogénique à vapeur par rapport au stockage liquide

Lors du stockage d’échantillons biologiques à des températures cryogéniques avec de l’azote liquide, deux options principales méritent d’être prises en compte. Le choix initial implique un stockage en phase cryogénique vapeur, tandis que l’alternative consiste à placer directement les échantillons au sein de la phase liquide de l’azote.

L'azote liquide a été initialement utilisé pour le stockage cryogénique dans les années 1950, permettant la conservation d'échantillons à des températures aussi basses que -196°C.°C. Depuis, le LN2 est largement reconnu comme la référence en matière de stockage cryogénique. Lorsqu'il s'agit de stockage prolongé d'échantillons en dessous du point de transition vitreuse de l'eau (-135°C), seuil critique auquel cessent presque toutes les fonctions biologiques, un cryogène tel que l’azote liquide s’impose comme la seule solution viable.

À l’origine, la seule méthode consistait à immerger les récipients d’échantillons dans la phase liquide. Cependant, les progrès technologiques ont rapidement introduit le stockage en phase sèche ou vapeur, où les échantillons sont stockés au-dessus du LN2 plutôt qu'à l'intérieur.

Les deux conceptions, impliquant l’immersion d’échantillons dans la phase liquide ou leur stockage en phase vapeur, continuent d’être utilisées aujourd’hui, chacune présentant son propre ensemble d’avantages et d’inconvénients. En fin de compte, le choix optimal dépend des besoins et exigences spécifiques de l’utilisateur.

Stockage

C’est là que les avantages et les inconvénients de chaque solution deviennent les plus apparents. Les deux conceptions ont leurs avantages et leurs inconvénients qui découlent des configurations intérieures distinctes des congélateurs.

Les deux types de congélateurs intègrent de l’azote en phase liquide. Cependant, dans les congélateurs en phase vapeur, les échantillons sont stockés dans la vapeur créée au-dessus de l’azote liquide, plutôt que d’y être directement immergés. Certains critiques ont déjà souligné les limitations d'espace pour les congélateurs à stockage en phase vapeur, citant le tiers inférieur du congélateur comme étant inutilisable en raison de la base d'azote liquide. Il est essentiel de noter que cette critique est dépassée et concerne principalement les congélateurs en phase liquide modifiée pour le stockage des vapeurs d'azote. Les unités modernes spécialement conçues à cet effet ne rencontrent généralement pas de telles limitations de stockage.

Un aspect crucial universellement reconnu dans la conception des congélateurs cryogéniques en phase vapeur est la minimisation du risque de contamination.—une préoccupation importante avec les congélateurs LN2 en phase liquide. L’explosion du flacon, un problème potentiel dans le stockage en phase liquide, est absente dans le stockage en phase vapeur. Ce phénomène peut se produire lorsqu'une seule goutte de LN2 pénètre dans un flacon d'échantillon, entraînant de violentes explosions lors du réchauffement, posant à la fois un danger potentiel et une perte d'échantillon.

Un stockage inapproprié dans l'azote liquide augmente le risque de contamination des échantillons, en particulier lorsque des échantillons de valeur partagent le stockage avec des échantillons potentiellement infectieux. Certains contaminants, tels que le virus de l'hépatite B et le virus de la stomatite vésiculaire, conservent un pouvoir infectieux élevé même lorsqu'ils sont en suspension dans l'azote liquide. Les rapports indiquent que l'hépatite B a conservé son pouvoir infectieux après deux ans dans l'azote liquide.

Les congélateurs LN2 en phase vapeur répondent aux problèmes de contamination en stockant les échantillons au-dessus du LN2, minimisant ainsi le risque de transmission à travers le liquide lui-même.

De plus, la contamination potentielle de la couche externe des conteneurs présente des risques lors de la récupération. Contrairement aux congélateurs en phase liquide, les congélateurs en phase vapeur présentent un risque moindre de contamination de l'utilisateur ou de blessure par éclaboussure, car ils ne nécessitent pas de contact direct avec l'azote liquide. Ignorant le potentiel de contamination, le LN2 entraîné à lui seul peut constituer une menace importante non seulement pour les opérateurs mais également pour la zone environnante.

Accéder

Les congélateurs LN2 en phase liquide sont souvent préférés pour des durées de stockage d'échantillons prolongées, car l'immersion directe dans le liquide est jugée plus efficace et fiable sur une période prolongée.

À l’inverse, les congélateurs conçus pour le stockage des vapeurs excellent en termes d’accessibilité aux échantillons. La récupération d’échantillons à partir d’une suspension vapeur est nettement plus facile. Par exemple, le congélateur en phase vapeur HEco facilite l'accès aux échantillons sans effort via son couvercle, offrant une densité de stockage élevée sans compromettre le temps de maintien ou la sécurité des échantillons. Le HEco intègre également un carrousel interne, amenant les échantillons à l'opérateur, éliminant ainsi le besoin de lutter pour atteindre les échantillons à l'arrière du congélateur.—un danger potentiel avec les congélateurs en phase liquide.

Certains soutiennent que le stockage liquide consomme moins de LN2. Cependant, les congélateurs à stockage de vapeur très efficaces et spécialement conçus, tels que le HEco, consomment près de 50 % d'azote liquide en moins qu'un congélateur à stockage de liquide de capacité équivalente.

TempératureCcontrôle

Alors que les chercheurs étaient historiquement limités en matière d’options de contrôle de la température, l’introduction de congélateurs en phase vapeur a considérablement amélioré l’efficacité du réglage de la température.

Les opérateurs sont sceptiques quant à l'uniformité de la température dans les congélateurs en phase vapeur, en particulier dans les versions antérieures qui présentaient des variations de température significatives entre le haut et le bas du congélateur. Cependant, les congélateurs contemporains en phase vapeur ont relevé ces défis initiaux, les modèles actuels maintenant efficacement une température de -190°C.°C dans le compartiment supérieur. Cette réussite est remarquable, surtout si l’on considère que les congélateurs modernes en phase vapeur, tels que le HEco, peuvent maintenir des températures cryogéniques pendant plusieurs semaines même en l’absence de source LN2.

En revanche, les congélateurs en phase liquide fonctionnent à une température fixe d'environ -196°C. Néanmoins, les progrès dans le stockage de la vapeur, illustrés par le Variōcongélateur de Chart, offrent désormais des possibilités de contrôle de la température. Le Variōstocke l’azote liquide dans une chambre séparée plutôt que dans le congélateur lui-même. Cet azote liquide est ensuite propulsé à travers un échangeur de chaleur pour générer de la vapeur. Par conséquent, ce congélateur unique peut fonctionner sur une large plage de températures, de -20°C à -150°C.

Conclusion

Le processus de prise de décision entre les congélateurs en phase liquide et en phase vapeur peut ne pas être simple, car il implique des considérations telles que l'accessibilité, les capacités de contrôle de la température et les besoins de stockage adaptés aux exigences spécifiques d'une chambre ou d'une installation cryogénique.

Boîtes de congélation en carton, une sorte destockage en phase cryogénique à la vapeur méthode, sont des conteneurs spécialement conçus pour le stockage d'échantillons dans des congélateurs, en particulier dans les laboratoires et les laboratoires de recherche. Ces boîtes de congélation cryo laboratoiresont construits à partir de matériaux en carton robustes et isolés qui peuvent résister à de basses températures, offrant un coût solution efficace et pratique pour organiser et protéger divers échantillons.

Les chercheurs utilisent couramment cboîtes de rangement ryo pour stocker et organiser les flacons, tubes ou autres récipients à échantillons de manière systématique et efficace dans un congélateur. Ces boîtes jouent un rôle crucial dans le maintien de l’intégrité des échantillons et facilitent un accès et une identification faciles pendant les expériences ou le stockage.

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