Гвоздюк Я. В., Селюта А. А., Полякова Г. Л., Гуріна Т. М.

ВИКОРИСТАННЯ ПОЛІВІНІЛОВОГО СПИРТУ У СКЛАДІ КРІОЗАХИСНОГО РОЗЧИНУ ПРИ КРІОКОНСЕРВУВАННІ ЕРИТРОЦИТІВ ЛЮДИНИ

---

Показати/Завантажити PDF

Про автора:

Гвоздюк Я. В., Селюта А. А., Полякова Г. Л., Гуріна Т. М.

Рубрика:

БІОЛОГІЯ

Тип статті:

Наукова стаття

Анотація:

Кріоконсервування еритроцитів є основним методом довгострокового зберігання клітинних компонентів крові, однак ефективність цього процесу обмежується ушкодженнями, зумовленими утворенням і рекристалізацією кристалів льоду. Перспективним підходом до зменшення кріоушкоджень є використання макромолекулярних непроникних кріопротекторів, зокрема полівінілового спирту (ПВС). Мета роботи – дослідити вплив ПВС з молекулярною масою 9 кДа різної концентрації на процеси рекристалізації льоду та оцінити його ефективність при кріоконсервуванні еритроцитів людини. Об’єктом дослідження були еритроцити людини, отримані з донорської крові. Використовували розчини ПВС на фосфатно-сольовому буфері у концентраціях від 0,1 до 1,5%. Фазові перетворення та рекристалізацію льоду досліджували методом термомеханічного аналізу. Використані режими кріоконсервування відрізнялися швидкостями охолодження та мали однакову швидкість нагрівання. Збереженість еритроцитів людини оцінювали за рівнем гемолізу. Встановлено, що підвищення концентрації ПВС сприяє ефективному інгібуванню рекристалізації льоду, а при концентрації близько 1% цей процес майже повністю пригнічується. Показано, що при неконтрольованому охолодженні відбувається повний гемоліз еритроцитів. Найкраща збереженість клітин досягалася при повільному контрольованому охолодженні зі швидкістю 3 град/хв у 1 % розчині ПВС. Полівініловий спирт має кріозахисну активність та є перспективним компонентом кріозахисних середовищ для кріоконсервування еритроцитів людини за умов повільного контрольованого охолодження.

Теги:

Список цитованої літератури:

1. Lin M, Cao H, Meng Q, Li J, Jiang P. Insights into the crystallization and vitrification of cryopreserved cells. Cryobiology. 2022;106:13-23. DOI: 10.16/j.cryobiol.2022.04.008.
2. Dan N, Shelake S, Luo WC, Rahman M, Lu J, Bogner RH, et al. Impact of controlled ice nucleation on intracellular dehydration, ice for mation and their implications on T cell freeze-thaw viability. International Journal of Pharmaceutics. 2024;665:124694. DOI: 10.1016/j. ijpharm.2024.124694.
3. Zhao Y, Lu H, Qi D, Motta A, Fröhlich-Nowoisky J, Chen J, et al. Ice recrystallization inhibition activity of silk proteins. The Journal of Phys ical Chemistry Letters. 2023;14(36):8145-50. DOI: 10.1021/acs.jpclett.3c01995.
4. Yuan L, Chen B, Zhu K, Ren L, Yuan X. Development of macromolecular cryoprotectants for cryopreservation of cells. Macromolecular Rapid Communications. 2024;45(19):e2400309. DOI: 10.1002/marc.202400309.
5. Murray KA, Gibson MI. Chemical approaches to cryopreservation. Nature Reviews Chemistry. 2022;6(8):579-593. DOI: 10.1038/s41570 022-00407-4.
6. Knight CA, Wen D, Laursen RA. Nonequilibrium antifreeze peptides and the recrystallization of ice. Cryobiology. 1995;32(1):23-34. DOI: 10.1006/cryo. 1995.1002.
7. Dyubko TS, Pivovarenko VG, Kuleshova LG, Chekanova VV, Hvozdiuk YV, Pakhomova YS, et al. The mechanism of influence of polyvinyl alcohol (9 kDa) on the formation of ice crystals in aqueous solutions. Low Temperature Physics. 2022;48(9):734-40. DOI: 10.1063/10.0013309.
8. Jiang P, Li Q, Liu B, Liang W. Effect of cryoprotectant-induced intracellular ice formation and crystallinity on bacteria during cryopreserva tion. Cryobiology. 2023;113:104786. DOI: 10.1016/j.cryobiol.2023.104786.
9. Deller RC, Vatish M, Mitchell DA, Gibson MI. Glycerol-free cryopreservation of red blood cells enabled by ice-recrystallization-inhibiting polymers. ACS Biomaterials Science & Engineering. 2015;1(9):789-94. DOI: 10.1021/acsbiomaterials.5b00162.
10. Osetsky O, Pakhomova Y, Chekanova V, Hvozdiuk Y. Role of polyvinyl alcohol in cryoprotective media: evaluating efficiency and limitations in erythrocyte freezing. Problems of Cryobiology and Cryomedicine. 2025;35(1):14-22. DOI: 10.15407/cryo35.01.014.
11. Sabu T, Thomas R, Zachariah AK, Mishra RK, editors. Thermal and rheological measurement techniques for nanomaterials characteri zation. Amsterdam: Elsevier; 2017. Chapter, Thermomechanical analysis and its applications; In: p. 159-71. DOI: https://doi.org/10.1016/ B978-0-323-46139-9.00007-4
12. Pakhomov O, Gurina T, Mazaeva V, Polyakova A, Deng B, Legach E, et al. Phase transitions and mechanisms of cryoprotection of serum-/ xeno-free media based on dextran and dimethyl sulfoxide. Cryobiology. 2022;107:13-22. DOI: 10.1016/j.cryobiol.2022.06.004.
13. Pakhomov O, Gurina T, Polyakova A, Mazaeva V, Deng B, Bozhok G. Study of physical processes occurring in serum-containing and polymer-based serum-free cryoprotective media. Biopolymers and Cell. 2024;40(1):37-46. DOI: 10.7124/bc.000AAC.
14. Bobrova O, Falko O, Polyakova A, Klochkov V, Faltus M, Chizhevskiy V. Nanocrystalline cerium dioxide reduces recrystallization in cryo preservation solutions. Cryobiology. 2025;118:105167. DOI: 10.1016/j.cryobiol.2024. 105167.
15. Perekhrestenko PM, Nazarchuk LV, Chuhriev AM, Tereshchuk TO, Mazurkevych IA. Quality control of erythrocyte-containing media: Meth odological guidelines. Kyiv: [s.n.]; 2012. 31 p.
16. Gurina TM, Kirilyuk AL. Temperature ranges of phase transformations in the cryoprotective media components determined by thermoplas tic deformation method. Problems of cryobiology. 2012;22(4): 410-22.
17. Humphreys FJ, Hatherly M. Recrystallization and related annealing phenomena. 2nd ed. Amsterdam: Elsevier; 2004. 628 р. DOI: 10.1016/ B978-0-08-044164-1.X5000-2.
18. Furushima Y, Toda A, Rousseaux V, Schick C. Crystallization, recrystallization, and melting of polymer crystals on heating and cooling examined with fast scanning calorimetry. Polymer Crystallization. 2018;1:e10005. DOI: 10.1002/pcr2.10005.
19. Thorat AA, Suryanarayanan R. Characterization of phosphate buffered saline (PBS) in frozen state and after freeze-drying. Pharmaceutical research. 2019;36(7):98. DOI: 10.1007/s11095-019-2619-2.
20. Han B, Devireddy RV, Bischof JC. Phase change behavior of biomedically relevant solutions. Proceedings of the ASME 2002 international mechanical engineering congress & exposition; 2002 Nov 17-22; New Orleans, LA: American Society of Mechanical Engineers; 2002. p. 67-75. DOI: 10.1115/ IMECE2002-32549.
21. Six KR, Lyssens S, Devloo R, Compernolle V, Feys HB. The ice recrystallization inhibitor polyvinyl alcohol does not improve platelet cryo preservation. Transfusion. 2019;59(9):3029-31. DOI: 10.1111/trf.15395.

Публікація статті:

«Вісник проблем біології і медицини», 2026 Випуск 1, 180, 171-181 сторінки, код УДК 678.744.7:612.111.014.43:57.086.13

DOI:

10.29254/2077-4214-2026-1-180-171-181