Ultra frio: o que pode ser mantido abaixo de -80ºC

Buscar maneiras de preservar materiais, principalmente biológicos, para pesquisas científicas futuras é um dos objetivos do ramo da ciência chamado de criogenia. Com aplicações das mais diversas, desde aumento da resistência de metais até a preservação de células-tronco, o processo conhecido como ultra frio ou criogenia permite entender o que ocorre nesses materiais quando são submetidos a temperaturas abaixo de −80°C. 

Estudos Físico-químicos

Em estudos físico-químicos, grande área na qual está inserida a criogenia, os cientistas utilizam escalas de temperaturas comuns como Fahrenheit, Celsius e Kelvin (já que esta última fornece a referência do zero absoluto) e também a escala de Rankine. Dessa forma, é provável que ao ler sobre criogenia você se depare com registros como −238°F, −150°C ou 123°k. Além dos próprios efeitos do ultra frio, a criogenia estuda e desenvolve também tecnologias para produzir essas temperaturas de maneira segura, a fim de que os elementos e organismos submetidos a elas não percam suas propriedades no congelamento e nem ao retornarem a temperaturas ambientes. 

Essa atividade demanda o monitoramento e controle de temperaturas na cadeia do frio para que estes materiais não passem por instabilidades. Baixe nosso infográfico e entenda a cadeia do frio.

O termo criogenia se popularizou devido à preservação de cadáveres a temperaturas muito baixas e à ideia de que um dia seja possível trazê-los de volta à vida, atividade chamada de criogenia humana. Mesmo com altos custos, é uma possibilidade que fascina esportistas, líderes políticos e celebridades. Se um dia isso será possível não se sabe, mas a criogenia e a manutenção de materiais diversos em ambientes ultra frios já são uma realidade nas indústrias de gás e combustíveis, por exemplo. Um de seus usos mais conhecidos é no comércio do gás natural liquefeito (GNL), que é uma forma criogênica do gás utilizado como combustível. Mas além desses usos práticos, a criogenia é utilizada na indústria alimentícia e na medicina. 

Ultra frio voltado para a saúde

A criobiologia é a área da criogenia que pesquisa mais especificamente as baixas temperaturas relativas a organismos e o desenvolvimento desta ciência é o que permite a conservação de materiais biológicos para que sejam usados posteriormente. As temperaturas entre -60ºC e -100ºC podem ser aplicadas por longos períodos para preservar órgãos, amostras para biópsias, células para inseminação artificial, sangue, tecidos e células-tronco. 

A preservação de óvulos e espermatozoides para fertilização in vitro ou assistida é possível graças à criogenia. Até mesmo embriões podem ser conservados sob estas condições para serem reanimados meses ou anos após seu congelamento.   

Exemplos de pesquisa e o ultra frio

Quer outro exemplo? A extração de células-tronco de diferentes partes do corpo humano, como medula óssea, cordão umbilical e até mesmo dentes de leite também podem ser armazenadas em clínicas de criogenia. Além de poder atuar na recuperação de tecidos humanos, a importância desta atividade se dá pela possibilidade de tratar doenças com este tipo de células. 

Uma curiosidade em tempos de pandemia, onde a criogenia faz parte do processo. Uma pesquisa da UFRJ descobriu que as células-tronco possuem vesículas extracelulares que não são afetadas pelo vírus da Covid-19 e que contêm dentro delas microRNA, RNA-mensageiro e outras substâncias. Como as células-tronco não poderiam ser administradas diretamente aos pacientes sob risco de infecção, os pesquisadores trabalham com a hipótese de que as vesículas possam atuar in vitro para serem dadas diretamente aos pacientes. 

Monitoramento de temperatura

Não há dúvidas de que manter materiais diversos ultracongelados é pensar em futuras soluções para doenças crônicas e epidemias, como ocorre neste ano em que pesquisadores do mundo inteiro estão focados em encontrar uma cura para a Covid-19 ou pelo menos uma forma de preveni-la. 

A segurança de armazenagem e transporte desses materiais se torna um fator de grande importância para manter a estabilidade e eficácia das amostras. Para que tais pesquisas sejam bem-sucedidas, principalmente quanto à manutenção das baixas temperaturas, é necessário que existam controles automatizados de monitoramento. 

Nós já falamos aqui no blog da Sensorweb sobre o transporte de vacinas, que também são materiais biológicos e requerem uma série de cuidados. Acesse!

Expostos ao ultra frio, os materiais biológicos podem permanecer nesse estado por tempo indeterminado. Isso acontece com o uso de recipientes de refrigeração especiais, como unidades móveis, tanques ou os chamados frascos de Dewar. Esses frascos Dewar têm 1,8m de altura e diâmetro de 90cm. Eles são preenchidos com gases liquefeitos (ou criogênicos) capazes de manter a temperatura e pressão em níveis adequados. Para isso, os mais utilizados na criogenia são o nitrogênio e o hélio – este último permite atingir temperaturas ainda mais baixas que as do nitrogênio. 

Tecnologias, calibração e manutenção

Para garantir a segurança de toda esta cadeia, o monitoramento contínuo e automatizado das temperaturas, que garante o cumprimento das faixas ideais, torna-se uma necessidade. Por meio de tecnologias como computação em nuvem e IoT isso é possível, já que em caso de desvios de temperatura o sistema envia alertas aos profissionais responsáveis, permitindo otimização da equipe e intervenções rápidas para evitar perdas de insumos. 

Ainda é bom lembrar que os equipamentos de medição devem passar periodicamente por avaliações e manutenções, com certificados de calibração em dia, para que as variações de temperatura sejam as menores possíveis e a empresa possa assegurar a qualidade dos insumos. Um diferencial em tecnologias – sensores – que monitoram produtos ultra frios ou ultra congelados, chamados de criogenia é o seu alcance de temperatura extremo. Pois poucos são os equipamentos e as sondas que conseguem registrar dados em ambientes abaixo de -125ºC. 

Importante na hora de escolher um serviço para ultra frio

Outro detalhe importante! Quando buscar soluções de monitoramento para uma instituição ou mesmo procurar os serviços de congelamento para embriões e matérias orgânicas. Será preciso identificar o tipo de sonda utilizadas para aguentar as portas do ultra freezers. Elas possuem uma vedação extremamente forte e o sensor ou cabo precisam ser resistentes o bastante. 

Garantir um bom monitoramento de um ultra freezer permite que os seus insumos fiquem bem armazenados e com redução de impacto em caso de falhas. Quando não estão bem ajustados ou revisados pela manutenção, eles podem demorar muitas horas para estabilizar a temperatura após uma abertura da porta. 

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