MODELADO MATEMÁTICO DEL PROCESO DE CRIOPRESERVACIÓN DE MATERIAL BIOLÓGICO

SANTOS, MV; M. SANSINENA; J. CHIRIFE; N. ZARITZKY

Los Cocos, Cordoba

Congreso; III Reunión Interdisciplinaria de Tecnología y Procesos Químicos; 2014

En los últimos años se ha incrementado el interés por la aplicación de tecnologías reproductivas en especies animales mediante la criopreservación de gametas (ovocitos y espermatozoides). Los procesos necesarios para la criopreservación exitosa de gametas femeninas y masculinas difieren principalmente debido a que el volumen de los ovocitos es mucho mayor que el de los espermatozoides. La criopreservación de espermatozoides es realizada con tasas bajas de enfriamiento que permiten el equilibrio osmótico. En la etapa final del procedimiento las muestras en pajuelas de polipropileno son suspendidas en vapor de nitrógeno (NV) sobre nitrógeno líquido (NL) para su congelamiento, con la consiguiente exposición a distintos gradientes de temperaturas lo que resulta en gran variabilidad en el tiempo requerido para lograr la congelación.  Este procedimiento de enfriamiento lento no es efectivo en ovocitos, para los cuales deben aplicarse tasas de enfriamiento ultrarrápidas a fin de lograr vitrificación en lugar de congelamiento, evitando así la formación de hielo intracelular y lisis celular. A fin de alcanzar las tasas de enfriamiento necesarias para lograr la vitrificación de las muestras, es necesario utilizar dispositivos de volúmenes mínimos (≤1 µl). El reducido volumen de las muestras hace que sea dificultoso determinar las historias térmicas de las mismas durante su enfriamiento y estudiar experimentalmente la performance de los dispositivos usados. El modelado matemático del fenómeno de transferencia de energía permite la obtención de los perfiles de temperatura en estos dispositivos. En el presente trabajo se utilizó el  método de los elementos finitos para modelar numéricamente problemas complejos de transferencia de energía con y sin cambio de fase en dominios de geometrías irregular como los que se presentan en la criopreservación de espermas y ovocitos.  Se determinó la velocidad de enfriamiento/ vitrificación de los dispositivos para criopreservar ovocitos (Cryoloop® ,Cryotop® ,Miniflex® and Open Pulled Straw) teniendo en cuenta los coeficientes de transferencia de calor en NL y la geometría irregular. En el caso de espermas se determinaron los tiempos de congelación analizando el efecto de la temperatura de NV en  función de la distancia de ubicación de pajuelas/OPS a partir de la superficie del NL; en este caso se consideró el cambio de fase durante la congelación y las propiedades termofísicas de la solución variables con la temperatura así como las del material del dispositivo.