Dimetilsolfossido (DMSO) è il crioprotettore permeante più comunemente utilizzato nella crioconservazione cellulare, svolgendo un ruolo insostituibile e critico nella conservazione a bassa temperatura delle cellule.
Meccanismi d'azione principali:
1. Prevenzione della formazione di cristalli di ghiaccio (funzione primaria)
Principio chiave: I cristalli di ghiaccio intracellulari possono perforare le membrane cellulari e gli organelli, portando alla morte cellulare. Il DMSO protegge le cellule abbassando il punto di congelamento e riducendo la formazione di cristalli di ghiaccio.
(1) Abbassamento del punto di congelamento: DMSOpenetra rapidamente la membrana cellulare, si lega alle molecole d'acqua e abbassa il punto di congelamento della soluzione intracellulare.
(2) Inibizione dei cristalli di ghiaccio: Riduce la formazione di cristalli di ghiaccio durante il congelamento, impedendo che cristalli appuntiti perforino le membrane cellulari e gli organelli.
(3) Vetrificazione: Promuove la formazione di uno stato vetroso (uno stato solido non cristallino) nell'acqua a basse temperature, mitigando così il danno fisico.
2. Mantenimento dell'equilibrio osmotico
(1) Sostituzione dell'acqua: DMSO sostituisce parzialmente l'acqua intracellulare, riducendo le drastiche variazioni di volume causate dalla disidratazione cellulare durante il congelamento.
(2) Tamponamento della pressione osmotica: agisce in sinergia con altri componenti del terreno (come il siero fetale bovino) per tamponare lo shock osmotico durante il processo di congelamento-scongelamento.
(3) Prevenzione della contrazione/gonfiore: impedisce alle cellule di contrarsi o gonfiarsi e scoppiare a causa dello squilibrio osmotico.
3. Protezione delle membrane cellulari e delle strutture proteiche
(1) Stabilizzazione delle membrane cellulari: interagisce con i lipidi di membrana per formare una struttura stabile a doppio strato lipidico, impedendo la rottura della membrana causata dalla ridotta fluidità alle basse temperature.
(2) Prevenzione della denaturazione delle proteine: riduce la denaturazione proteica causata dall'aumento delle concentrazioni di elettroliti e dalle variazioni di pH durante il congelamento.
(3) Effetto antiossidante: possiede proprietà antiossidanti, eliminando o riducendo le specie reattive dell'ossigeno (ROS) generate durante il processo di congelamento.
4. Aumento della concentrazione ionica intracellulare
(1) Aumento della viscosità: aumenta la viscosità della soluzione intracellulare, riducendo la mobilità delle molecole d'acqua.
(2) Ritardare il processo di congelamento: rallenta il processo di congelamento, dando alle cellule più tempo per adattarsi all'ambiente a bassa temperatura.
(3) Ridurre i danni: minimizza la formazione di cristalli di ghiaccio intracellulari, riducendo così i danni cellulari.
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