Kryoröhrchen sind verschraubbare Probengefäße aus Polypropylen für die Lagerung biologischer Proben bei bis zu –196 °C. Sicher gelagert werden sie, wenn Format und Gewinde zum Einsatz passen, das Etikett für Tieftemperatur zugelassen ist und das Röhrchen in einer definierten Box- und Rackposition in der Dampfphase eines Kryotanks steht.
Das klingt nach Kleinigkeiten. In der Praxis entscheiden genau diese Details darüber, ob eine Probe nach zehn Jahren noch auffindbar, lesbar und unversehrt ist. Ein abgelöstes Etikett, ein undichter Deckel oder eine falsch dokumentierte Position machen selbst perfekt eingefrorene Zellen wertlos. Dieser Leitfaden zeigt, worauf Labore, Biobanken und GMP-Hersteller bei Auswahl, Beschriftung und Lagerung achten sollten.
Kryoröhrchen werden nach Nennvolumen, Gewindeart, Boden und Material unterschieden. Die gängigen Größen sind:
Wichtig ist das Arbeitsvolumen: Hersteller geben für jedes Röhrchen ein maximales Füllvolumen unterhalb des Nennvolumens an. Der Kopfraum nimmt die Ausdehnung beim Einfrieren auf und verhindert, dass der Deckel undicht wird. Ein 2-ml-Röhrchen wird deshalb nie randvoll gefüllt.
Für GMP- und klinische Anwendungen kommen weitere Anforderungen hinzu: steril, frei von DNase, RNase und Pyrogenen, mit Chargenzertifikat und nachvollziehbarer Herkunft. Die Röhrchen sind Teil des Primärpackmittels und müssen entsprechend qualifiziert sein.
Die Wahl des Gewindes hat praktische und hygienische Folgen:
Beide Varianten dichten mit einem Silikonring oder einer konstruktiven Dichtlippe ab. Entscheidend ist, dass Deckel und Röhrchen vom selben Hersteller stammen und mit dem vorgegebenen Drehmoment verschlossen werden. Ein zu fest angezogener Deckel kann bei –196 °C ebenso undicht werden wie ein zu lockerer, weil sich Polypropylen und Dichtung unterschiedlich stark zusammenziehen.
Selbststehende Röhrchen mit Sternboden erleichtern das Arbeiten auf der Bank. 2D-Barcodes auf dem Boden ermöglichen das automatische Scannen ganzer Boxen, ohne jedes Röhrchen einzeln herauszunehmen.
Eine Probe ohne lesbare Kennzeichnung ist verloren, auch wenn die Zellen intakt sind. Normale Laboretiketten und Filzstifte halten der Kryolagerung nicht stand: Klebstoffe verspröden, Etiketten lösen sich beim Auftauen, Tinte verblasst in Ethanol oder beim Abwischen von Reif.
Bewährt haben sich:
ISO 20387 verlangt für Biobanken eine lückenlose Rückverfolgbarkeit jeder Probe über ihren gesamten Lebenszyklus. In der Zell- und Gewebetherapie hat sich zusätzlich ISBT 128 als Kennzeichnungsstandard etabliert. Wie die Proben vorher richtig eingefroren werden, beschreibt unser Kryokonservierungsprotokoll für Zellen Schritt für Schritt.
Standard-Kryoröhrchen gehören in die Dampfphase. Die meisten Hersteller geben ihre Röhrchen ausdrücklich nicht für das Eintauchen in flüssigen Stickstoff frei, und das aus gutem Grund.
In der Flüssigphase kann Stickstoff durch kleinste Undichtigkeiten in das Röhrchen eindringen. Beim Herausnehmen erwärmt sich das Röhrchen, der eingeschlossene Stickstoff verdampft schlagartig und dehnt sich auf rund das 700-Fache seines Volumens aus. Das Röhrchen kann bersten und Splitter sowie Probenmaterial verteilen. Zusätzlich besteht das Risiko einer Kreuzkontamination über den flüssigen Stickstoff selbst.
Wer dennoch in der Flüssigphase lagern muss, verschweißt die Röhrchen in einer dafür zugelassenen Kryoschutzhülle und trägt beim Entnehmen Gesichtsschutz und Kryohandschuhe. Für die meisten Anwendungen ist die Dampfphase heute der Standard: Moderne Kryotanks halten dort Temperaturen weit unter der Glasübergangstemperatur von Wasser bei etwa –135 °C. Die Vor- und Nachteile beider Varianten vergleicht unser Beitrag Dampfphase oder Flüssigphase bei –196 °C im Detail.
Die Temperatur in der Dampfphase ist nicht überall gleich. Am kältesten ist es direkt über dem Flüssigkeitsspiegel, am wärmsten nahe dem Deckel. Daraus folgen drei einfache Regeln:
Welche Positionen tatsächlich im zulässigen Bereich liegen, belegt ein Temperaturmapping. Beim Umsetzen ganzer Racks gilt: Boxen nie länger als nötig an Raumluft halten und auf vorgekühlten Transportbehältern arbeiten. Schon wenige Minuten bei Raumtemperatur können ein Kryoröhrchen über –135 °C erwärmen.
Kryoröhrchen stehen nicht lose im Tank, sondern in Kryoboxen, die wiederum in Racks oder Kassetten gestapelt werden. Typische Boxenformate sind:
Boxen aus Polycarbonat oder Polypropylen mit Rasterdeckel und Ablauflöchern sind für die Kryolagerung ausgelegt; Pappboxen weichen bei Reif und Kondenswasser auf. Die Boxhöhe muss zur Röhrchenlänge passen, sonst drückt der Deckel auf die Kappen.
Wie viele Boxen in einen Tank passen, hängt vom Rack ab. Ein Racksystem, das genau auf den Innendurchmesser und die Lagerhöhe des Tanks abgestimmt ist, nutzt den Raum deutlich besser als ein Standardrack mit Lücken. Wie Sie die Kapazität Ihres Tanks systematisch ausschöpfen, zeigt unser Beitrag Lagerkapazität im Kryotank maximieren mit Racks, Kassetten und Boxen.
Das hängt von Tankgröße, Röhrchenformat und Racksystem ab. Die Datenblattwerte der Consarctic® Serien BSF+ und BSR+ für 2-ml-Röhrchen geben eine Orientierung:
Die Varianten mit Drehteller lagern etwas weniger Röhrchen, erleichtern aber den Zugriff auf jede Position erheblich: Statt sich über den Tank zu beugen, dreht das Team die gesuchte Rackposition unter die Öffnung. Das verkürzt die Zeit mit offenem Deckel und schont die übrigen Proben.
Consarctic® ist ein marktführender deutscher Hersteller kryogener Systeme für die Life Sciences. Kryotanks, Racks, Kassetten und Überwachung kommen bei uns aus einer Hand und werden als ein System geplant. Für Kryoröhrchen heißt das:
Consarctic® arbeitet nach ISO 9001:2015 und EN ISO 13485:2016 und betreut über 1.500 Kunden in mehr als 30 Ländern, darunter die Qatar Biobank, das Finnische Rote Kreuz und die Charité Universitätsmedizin Berlin.
Standard-Kryoröhrchen sind für die Dampfphase gedacht. In der Flüssigphase kann Stickstoff eindringen und das Röhrchen beim Auftauen zum Bersten bringen. Ist Flüssigphasenlagerung nötig, werden die Röhrchen in einer zugelassenen Kryoschutzhülle verschweißt und nur mit Gesichtsschutz entnommen.
Kryoetiketten aus Polyester oder Polypropylen mit einem Klebstoff, den der Hersteller für Flüssigstickstoff freigibt, bedruckt im Thermotransferverfahren. Sie werden bei Raumtemperatur auf das trockene Röhrchen geklebt, bevor es eingefroren wird. Ein 2D-Barcode plus Klarschrift-ID sichert die Zuordnung.
Das hängt vom Modell ab. Laut Datenblatt fasst ein Consarctic® BSF220+ 10.400 Röhrchen à 2 ml, ein BSF420+ 25.900 und ein BSF820R+ 48.000. Entscheidend sind Röhrchenformat, Boxenraster und ein Racksystem, das genau zum Tank passt.
Nur bis zum vom Hersteller angegebenen Arbeitsvolumen, das unter dem Nennvolumen liegt. Der Kopfraum nimmt die Ausdehnung beim Einfrieren auf. Ein überfülltes Röhrchen kann undicht werden oder der Deckel kann sich lockern.
Kryoröhrchen sind das kleinste Glied der Kryokette und oft das am wenigsten beachtete. Wer Format, Gewinde, Etikett und Lagerposition bewusst wählt, sichert die Qualität jeder Probe über Jahre und macht sie jederzeit auffindbar.
Passen Ihre Racks, Boxen und Röhrchen optimal zu Ihren Kryotanks? Sprechen Sie mit den Experten von Consarctic®. Wir planen Ihre Kryolagerung vom einzelnen Röhrchen bis zum vollständigen Kryolager.