Você sabe o que é criogenia? É um ramo da física que estuda os fenômenos que ocorrem em temperaturas muito baixas.

Essas temperaturas são obtidas por meio de técnicas de resfriamento e armazenamento que envolvem o uso de gases liquefeitos, como nitrogênio e hélio.

A criogenia tem diversas aplicações na medicina, na pesquisa científica e na preservação de células e tecidos. Neste artigo vamos abordar algumas dessas aplicações e técnicas, bem como os benefícios e desafios da criogenia na conservação e recuperação de materiais biológicos.


Aplicações da criogenia na medicina e pesquisa científica

Mas, afinal, para que serve a criogenia? Uma de suas principais aplicações na medicina é a criocirurgia, que consiste no uso de temperaturas baixas para destruir tecidos doentes ou indesejados, como tumores, verrugas, hemorroidas, entre outros.

A criocirurgia é realizada com o auxílio de um instrumento chamado crioprobe, que congela o tecido alvo com um jato de gás liquefeito. O congelamento provoca a formação de cristais de gelo nas células, que se rompem e morrem. A vantagem da criocirurgia é que ela é menos invasiva, mais precisa e causa menos sangramento e dor do que a cirurgia convencional.

Outra aplicação da criogenia na medicina é a criopreservação, que é o processo de conservar células, tecidos ou órgãos em temperaturas muito baixas, geralmente em nitrogênio líquido. A criopreservação permite armazenar materiais biológicos por longos períodos, mantendo suas características funcionais e estruturais.

A criopreservação é utilizada para diversos fins, como:


- Transplante de órgãos: pode aumentar o tempo de viabilidade dos órgãos doados, facilitando o transporte e a compatibilidade entre doador e receptor.

- Reprodução assistida: preservação de gametas (espermatozóides e óvulos) ou embriões para uso futuro em tratamentos de infertilidade.

- Terapia celular: armazenagem de células-tronco ou células modificadas geneticamente para uso em terapias regenerativas ou imunológicas.

A criogenia também tem aplicações na pesquisa científica, especialmente na física e na química. A baixa temperatura permite estudar propriedades e fenômenos que não são observados em condições normais, como a supercondutividade, a superfluidez, o magnetismo quântico, entre outros. Além disso, também possibilita criar ambientes controlados para realizar experimentos com alta precisão e sensibilidade.

Preservação de células e tecidos por meio da criogenia

A preservação de células e tecidos por meio da criogenia envolve dois passos principais: o congelamento e o descongelamento. O congelamento consiste em reduzir a temperatura do material biológico até atingir o estado sólido. O descongelamento consiste em elevar a temperatura do material biológico até atingir o estado líquido.

Esses processos devem ser realizados com cuidado para evitar danos às células e aos tecidos. Um dos principais riscos é a formação de cristais de gelo dentro ou fora das células, que podem perfurar as membranas celulares ou causar desidratação celular.

Para minimizar esse risco, são utilizados agentes crioprotetores, que são substâncias que reduzem a formação de gelo ou protegem as células contra os seus efeitos. Os agentes crioprotetores podem ser classificados em dois tipos:

- Penetrantes: são substâncias que atravessam as membranas celulares e atuam no interior das células, como o glicerol, o etilenoglicol e o dimetilsulfóxido (DMSO).

- Não penetrantes: são substâncias que permanecem no meio extracelular e atuam no exterior das células, como a sacarose, a trealose e a albumina.

Além dos agentes crioprotetores, também são utilizadas técnicas de congelamento e descongelamento que controlam a velocidade e a uniformidade da variação de temperatura. As técnicas mais comuns são:

- Congelamento lento: consiste em reduzir a temperatura do material biológico gradualmente, em uma taxa de cerca de 1°C por minuto, até atingir a temperatura de armazenamento. Essa técnica permite que as células se adaptem à baixa temperatura e que o excesso de água saia das células para o meio extracelular,reduzindo o risco de formação de cristais de gelo.

- Congelamento rápido: consiste em reduzir a temperatura do material biológico rapidamente, em uma taxa de cerca de 1000°C por minuto, até atingir a temperatura de armazenamento. Essa técnica evita que os cristais de gelo se formem dentro ou fora das células, pois a água se solidifica em uma estrutura amorfa chamada vitrificação. Nesse processo, é necessário utilizar um crioprotetor.

- Descongelamento rápido: consiste em elevar a temperatura do material biológico rapidamente, em uma taxa de cerca de 100°C por minuto, até atingir a temperatura ambiente. Essa técnica evita que os cristais de gelo se formem durante o aquecimento ou que causem danos mecânicos às células.

Técnicas de resfriamento e armazenamento em temperaturas baixas

As técnicas de resfriamento e armazenamento em temperaturas baixas dependem do tipo de material biológico e do tempo de conservação desejado. As principais técnicas são:

- Refrigerador: é um equipamento que mantém a temperatura entre 2°C e 8°C. É utilizado para conservar materiais biológicos por curtos períodos, como algumas horas ou dias. Exemplos: vacinas, medicamentos, amostras de sangue.

- Congelador: é um equipamento que, normalmente, mantém a temperatura entre -20°C e -80°C. É utilizado para conservar materiais biológicos por médios períodos, como algumas semanas ou meses. Exemplos: soro, plasma, tecidos animais.

- Nitrogênio líquido: é um gás que se liquefaz a -196°C. É utilizado para conservar materiais biológicos por longos períodos, como alguns anos ou décadas. Exemplos: órgãos, gametas, embriões, células-tronco.

- Hélio líquido: é um gás que se liquefaz a -269°C. É utilizado para conservar materiais biológicos por períodos indefinidos, pois impede qualquer reação química ou biológica. Exemplos: DNA, RNA, proteínas.

Benefícios da criogenia na conservação e recuperação de materiais biológicos

A criogenia oferece diversos benefícios para a conservação e recuperação de materiais biológicos, como:

- Preservar a estrutura e a função das células, tecidos ou órgãos, evitando sua deterioração ou perda por fatores ambientais ou biológicos.

- Manter a diversidade genética e biológica dos seres vivos, contribuindo para a preservação das espécies e dos ecossistemas.

- Ampliar as possibilidades terapêuticas e reprodutivas dos indivíduos, melhorando sua qualidade de vida e saúde.

- Facilitar o acesso e o intercâmbio de materiais biológicos entre diferentes instituições, países ou regiões, promovendo a cooperação e o avanço científico e tecnológico.

Desafios e considerações na aplicação da criogenia

Apesar dos benefícios, a aplicação da criogenia também envolve alguns desafios e considerações. Entre eles estão:

- O custo elevado dos equipamentos e dos insumos necessários para a realização e a manutenção dos processos de resfriamento e armazenamento em baixas temperaturas.

- Os riscos de acidentes ou falhas nos sistemas de criogenia, que podem comprometer a segurança e a integridade dos materiais biológicos armazenados ou das pessoas envolvidas.

- Os aspectos éticos, legais e sociais relacionados à manipulação e ao uso dos materiais biológicos criopreservados, que podem gerar conflitos ou controvérsias entre diferentes grupos ou interesses.

- As incertezas e as limitações técnicas e científicas sobre a eficácia e a viabilidade da recuperação e da reimplantação dos materiais biológicos criopreservados, especialmente no caso de órgãos inteiros ou de organismos completos.

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