Per mantenere cellule vegetali e animali il più possibile integre, cioè vive, riportate a temperatura ambiente dopo una congelazione con l’azoto liquido spruzzato in quantità adeguata a creare una temperatura voluta all’interno di un impianto, è meglio procedere velocemente o lentamente nella fase di congelamento? Grazie. Cordialità. Gino Ghermi

La conservazione di cellule, tessuti e materiale organico a temperature molto basse, è una pratica oggi molto comune e va sotto il nome di crioconservazione.

Ovviamente, data la struttura e la composizione delle singole cellule, è necessario avere alcune accortezze che consentano di preservarne il più possibile l’integrità.

La cellula possiede una membrana che la avvolge totalmente, costituita da un doppio strato fosfolipidico con una certa percentuale di proteine implicate principalmente in meccanismi di trasporto, sostegno e comunicazione con l’esterno; all’interno della cellula si trovano invece alcuni organelli immersi nel citoplasma ed il nucleo.

In questa struttura si trova una percentuale rilevante di acqua, la quale com’è noto (e ribadito anche in una precedente risposta di Giovanni Buti) possiede alcune caratteristiche particolari, fra le quali quella di aumentare il proprio volume nel passaggio dallo stato liquido allo stato solido.

E’ proprio questa caratteristica a creare i problemi maggiori nel mantenimento dell’integrità cellulare durante il congelamento, infatti la formazione di cristalli di ghiaccio porta ad un aumento di volume interno che causa a sua volta un danneggiamento delle strutture cellulari e della membrana plasmatica, impedendo così la ripresa delle funzioni vitali una volta che la si riporti a temperatura ambiente.

Questo fenomeno è reso ancor più devastante se pensiamo che l’abbassamento della temperatura porta anche all’irrigidimento delle membrane (plasmatica, mitocondriale, ecc…) che sono così meno in grado di compensare mediante deformazione, l’effetto dei cristalli di ghiaccio.

Un aiuto nel mantenimento dell’integrità cellulare viene dalle procedure di congelamento rapido, come possono essere quelle che sfruttano l’azoto liquido, in cui si passa in tempi molto rapidi dalla temperatura ambiente a temperature al di sotto di 0°C.

In tal caso i cristalli che si formano nella cellula sono di dimensioni molto più piccole, si parla infatti di microcristalli, e i danni alla struttura cellulare sono più limitati o addirittura ininfluenti sulla funzionalità cellulare quando si torni a temperatura ambiente.

La congelazione in tempi molto rapidi è perciò il metodo più adatto a mantenere il più integre possibili le strutture cellulari.

Per fare un esempio legato alla vita di tutti i giorni, possiamo pensare ai prodotti surgelati, che sono portati a temperature sotto lo zero in tempi molto brevi; le normative prevedono che tali prodotti siamo all’origine igienicamente ineccepibili dato che tale procedimento, utile perché non altera le caratteristiche organolettiche di vegetali e carni, a differenza della cottura uccide solo una minima parte dei microrganismi proprio per i motivi sopra esposti. Tali microrganismi infatti possono tornare vitali allo scongelamento e proliferare aumentando la carica batterica del prodotto; per tale motivo è infatti proibito ricongelare prodotti precedentemente decongelati.

Un’ultima notazione va fatta proprio riguardo alle metodiche di scongelamento; il miglior modo di effettuarlo è infatti quello di mantenere le cellule a temperatura ambiente o in un bagnomaria a temperature che non superino i 37°C; in queste condizioni anche la componente proteica delle cellule rimane più intatta possibile.