Zwei Wege zur gleichen Temperatur – mit unterschiedlichen Konsequenzen
In der Kryokonservierung wird zwischen zwei grundlegenden Lagerungsmethoden unterschieden: der Lagerung in der Flüssigphase, bei der die Proben direkt in flüssigen Stickstoff (LN2) eingetaucht sind, und der Lagerung in der Gasphase, bei der die Proben oberhalb des LN2-Spiegels im kalten Stickstoffdampf gelagert werden. Beide Methoden haben ihre spezifischen Vor- und Nachteile, und die Wahl zwischen ihnen hat weitreichende Konsequenzen für die Probensicherheit, die regulatorische Konformität und die Gesamtbetriebskosten Ihrer Kryobank.
In diesem Beitrag analysieren wir beide Methoden im Detail und helfen Ihnen, die fundierte Entscheidung zu treffen, die zu Ihren Anforderungen passt.
Flüssigphase: Direkte Immersion in LN2
Vorteile
- Tiefstmögliche Temperatur: Bei -196°C ist jede biologische Aktivität vollständig suspendiert. Diese Temperatur ist maximal stabil – solange LN2 im Tank ist, bleibt die Temperatur konstant bei -196°C.
- Maximale Homogenität: Alle Proben – unabhängig von ihrer Position im Tank – befinden sich exakt bei -196°C. Es gibt keine Temperaturgradienten.
- Optimaler Zellschutz: Für extrem empfindliche Zelltypen, die bereits bei geringsten Temperaturschwankungen Schaden nehmen, bietet die Flüssigphase den bestmöglichen Schutz.
Nachteile
- Kreuzkontaminationsrisiko: Wenn ein Vial undicht ist, kann Stickstoff eindringen. Beim Auftauen dehnt sich der eingedrungene Stickstoff schlagartig aus und kann das Vial zerbersten lassen – ein Sicherheitsrisiko für das Personal und ein Kontaminationsrisiko für die Probe. Es ist auch dokumentiert, dass Pathogene zwischen Proben über den flüssigen Stickstoff übertragen werden können.
- GMP-Bedenken: Aufgrund des Kreuzkontaminationsrisikos ist die Flüssigphasenlagerung in vielen GMP-regulierten Anwendungen nicht zugelassen oder erfordert zusätzliche Schutzmaßnahmen (z.B. Over-Wrap-Beutel).
Gasphase: Lagerung im kalten Dampf
Vorteile
- Kein Kreuzkontaminationsrisiko: Da die Proben nicht in Kontakt mit flüssigem Stickstoff stehen, ist die Möglichkeit einer Kreuzkontamination über das Medium Stickstoff eliminiert. Dies ist der Hauptgrund, warum die Gasphase in vielen regulierten Umgebungen bevorzugt wird.
- GMP-konform: Die Gasphasenlagerung wird von den meisten regulatorischen Behörden als sicherere Methode anerkannt und ist in der Regel einfacher zu qualifizieren.
- Einfachere Handhabung: Das Entnehmen und Einlagern von Proben ist einfacher, da kein Umgang mit der LN2-Flüssigkeit erforderlich ist.
Nachteile
- Temperaturgradient: In der Gasphase existiert ein Temperaturgradient: Die Positionen nahe der LN2-Oberfläche sind kälter (ca. -190°C), während die oberen Ebenen, besonders nahe der Tanköffnung, wärmer sein können (ca. -150°C bis -170°C).
- Empfindlichkeit bei Tankzugriff: Jedes Öffnen des Tanks führt zu einem stärkeren Temperaturanstieg in der Gasphase als in der Flüssigphase. Die exzentrische Öffnung der Consarctic® BSD+ und BSF+ Tanks minimiert diesen Effekt signifikant.
Die Consarctic® Lösung: Optimierte Gasphasenlagerung
Consarctic® hat seine Edelstahltanks speziell für eine optimierte Gasphasenlagerung konzipiert. Mehrere Designmerkmale tragen dazu bei, die temperaturbedingten Nachteile der Gasphase zu minimieren:
Exzentrische Öffnung
Die versetzte Tanköffnung bei den BSD+ Modellen reduziert den Gasaustausch beim Öffnen des Deckels. Der größte Teil des Tankinhalts bleibt von der Raumluft abgeschirmt, was den Temperaturanstieg minimiert.
Deckelsystem mit Isolierung
Der Deckel ist mit einer zusätzlichen Isolierung ausgestattet, die den Wärmeeintrag von oben reduziert und so den Temperaturgradienten in der Gasphase verringert.
Temperature Mapping als Nachweis
Im Rahmen der IQ/OQ-Qualifizierung führen die Consarctic® Techniker ein vollständiges Temperature Mapping des Tanks durch. Dieses dokumentiert die Temperatur an jeder Rackposition und weist nach, dass alle Positionen innerhalb der spezifizierten Grenzen liegen.
Wann welche Methode?
Die Entscheidung zwischen Gas- und Flüssigphase hängt von mehreren Faktoren ab:
- Regulatorische Anforderungen: Für GMP-regulierte Anwendungen (Stammzellprodukte, CAR-T, ATMP) ist die Gasphase in der Regel die bevorzugte – und oft vorgeschriebene – Methode.
- Probentyp: Für besonders empfindliche Proben, bei denen der Temperaturgradient der Gasphase nicht akzeptabel ist, kann die Flüssigphase mit Over-Wrap-Schutz die bessere Wahl sein.
- Zugriffsfrequenz: Tanks mit hoher Zugriffsfrequenz profitieren besonders vom exzentrischen Öffnungsdesign in der Gasphasenlagerung.
Ihre Entscheidung, unsere Expertise
Es gibt keine universell richtige Antwort auf die Frage Gasphase versus Flüssigphase – aber es gibt die richtige Antwort für Ihre spezifische Situation. Die Experten von Consarctic® analysieren Ihre Anforderungen und empfehlen die optimale Lagerungskonfiguration für Ihre Kryobank.
Möchten Sie die Vor- und Nachteile beider Methoden für Ihren konkreten Anwendungsfall diskutieren? Kontaktieren Sie uns für eine individuelle Beratung.
