क्रायोप्रिजर्वेशन

क्रायोप्रिजर्वेशन या क्रायोसंरक्षण एक ऐसी प्रक्रिया है जहां जैविक सामग्री - कोशिका (जीव विज्ञान), जैविक ऊतक, या अंग (शरीर रचना) - समय की एक विस्तारित अवधि के लिए सामग्री को संरक्षित करने के लिए जमे हुए हैं। कम तापमान पर (आमतौर पर −80 C या -196 C तरल नाइट्रोजन का उपयोग करके) किसी भी कोशिका चयापचय को प्रभावी रूप से रोक दिया जाता है जिससे जैविक सामग्री को नुकसान हो सकता है। क्रायोप्रिजर्वेशन जैविक नमूनों को लंबी दूरी तक ले जाने, लंबे समय तक नमूनों को संग्रहीत करने और उपयोगकर्ताओं के लिए नमूनों का एक बैंक बनाने का एक प्रभावी तरीका है। अणु, जिसे क्रायोप्रोटेक्टेंट (सीपीए) कहा जाता है, आसमाटिक झटका को कम करने के लिए जोड़ा जाता है और शारीरिक तनाव कोशिकाएं ठंड की प्रक्रिया से गुजरती हैं। अनुसंधान में उपयोग किए जाने वाले कुछ क्रायोप्रोटेक्टिव एजेंट प्रकृति में पौधों और जानवरों से प्रेरित होते हैं जिनमें कठोर सर्दियों में जीवित रहने के लिए अद्वितीय ठंड सहनशीलता होती है, जिनमें शामिल हैं: पेड़, लकड़ी मेंढक, और टार्डिग्रेड्स।

प्राकृतिक क्रायोप्रिजर्वेशन
टार्डिग्रेड्स, सूक्ष्म बहुकोशिकीय जीव, अपने अधिकांश आंतरिक पानी को trehalose नामक चीनी के साथ बदलकर ठंड से बच सकते हैं, इसे क्रिस्टलीकरण से रोकते हैं जो अन्यथा कोशिका झिल्ली को नुकसान पहुंचाते हैं। विलेय का मिश्रण समान प्रभाव प्राप्त कर सकता है। नमक सहित कुछ विलेय का नुकसान यह है कि वे तीव्र सांद्रता में विषाक्त हो सकते हैं। जल-भालू के अलावा, लकड़ी के मेंढक अपने खून और अन्य ऊतकों की ठंड को सहन कर सकते हैं। ओवरविन्टरिंग की तैयारी में यूरिया ऊतकों में जमा हो जाता है, और आंतरिक बर्फ निर्माण के जवाब में लीवर ग्लाइकोजन बड़ी मात्रा में ग्लूकोज में परिवर्तित हो जाता है। यूरिया और ग्लूकोज दोनों ही बर्फ की मात्रा को सीमित करने और कोशिकाओं के आसमाटिक संकोचन को कम करने के लिए क्रियोप्रोटेक्टेंट्स के रूप में कार्य करते हैं। सर्दियों के दौरान मेंढक जमने/पिघलने की कई घटनाओं से बच सकते हैं यदि शरीर के कुल पानी का लगभग 65% से अधिक नहीं जमता है। मेंढकों के हिमीकरण की परिघटना की खोज का अनुसंधान मुख्य रूप से कनाडा के शोधकर्ता डॉ. केनेथ बी. स्टोरे द्वारा किया गया है।

फ्रीज टॉलरेंस, जिसमें जीव ठोस जमने और जीवन के कार्यों को बंद करके सर्दियों में जीवित रहते हैं, कुछ कशेरुकियों में जाना जाता है: मेंढकों की पांच प्रजातियां ("वन मेंढक", "स्यूडैक्रिस ट्राइसेरिएटा", "हायला क्रुसिफर"), हायला वर्सीकलर, हायला क्राइसोसेलिस, सैलामैंडर में से एक (सैलामैंड्रेला कीसरलिंगी), सांपों में से एक (थम्नोफिस सिर्टलिस) और तीन कछुए (क्रिसमिस चित्र,  टेरापीन कैरोलिना ,  टेरापीन अलंकृत '')। तड़क-भड़क वाले कछुए ढीला नागिन और दीवार छिपकली भित्ति पोडार्किस भी नाममात्र की ठंड से बचे रहते हैं, लेकिन यह ओवरविन्टरिंग के लिए अनुकूल होने के लिए स्थापित नहीं किया गया है। राणा सिल्वेटिका के मामले में एक क्रायोप्रिजर्वेंट साधारण ग्लूकोज होता है, जो मेंढकों को धीरे-धीरे ठंडा करने पर लगभग 19 mmol/L की सांद्रता में बढ़ जाता है।

इतिहास
क्रायोप्रिजर्वेशन के एक शुरुआती सिद्धांतकार जेम्स लवलॉक थे। 1953 में, उन्होंने सुझाव दिया कि ठंड के दौरान लाल रक्त कोशिकाओं को नुकसान परासरण तनाव के कारण होता है, और यह कि डिहाइड्रेटिंग सेल में नमक की सघनता बढ़ने से यह क्षतिग्रस्त हो सकता है। 1950 के दशक के मध्य में, उन्होंने कृन्तकों के क्रायोसंरक्षण के साथ प्रयोग किया, यह निर्धारित करते हुए कि हैम्स्टर्स को बिना किसी प्रतिकूल प्रभाव के मस्तिष्क में 60% पानी के साथ बर्फ में क्रिस्टलीकृत किया जा सकता है; अन्य अंगों को क्षति के लिए अतिसंवेदनशील दिखाया गया था। क्रायोप्रिजर्वेशन को 1954 में शुरू होने वाली मानव सामग्रियों पर लागू किया गया था, जिसमें पहले से जमे हुए शुक्राणु के गर्भाधान के परिणामस्वरूप तीन गर्भधारण हुए थे। 1957 में क्रिस्टोफर पोल्गे द्वारा निर्देशित ब्रिटेन में वैज्ञानिकों की एक टीम द्वारा फाउल स्पर्म को क्रायोप्रिजर्व किया गया था। 1963 के दौरान, यू.एस. में ओक रिज राष्ट्रीय प्रयोगशाला  में पीटर मजूर ने प्रदर्शित किया कि घातक इंट्रासेल्युलर ठंड से बचा जा सकता है यदि ठंडा करने की गति इतनी धीमी हो कि बाह्य तरल पदार्थ के प्रगतिशील ठंड के दौरान सेल को छोड़ने के लिए पर्याप्त पानी की अनुमति दी जा सके। यह दर अलग-अलग आकार और पानी की पारगम्यता की कोशिकाओं के बीच भिन्न होती है: ग्लिसरॉल या डाइमिथाइल सल्फ़ोक्साइड जैसे क्रायोप्रोटेक्टेंट्स के साथ उपचार के बाद कई स्तनधारी कोशिकाओं के लिए लगभग 1 °C/मिनट की सामान्य शीतलन दर उपयुक्त होती है, लेकिन यह दर एक सार्वभौमिक इष्टतम नहीं है। 22 अप्रैल, 1966 को, पहला मानव शरीर जम गया था - हालांकि इसे दो महीने के लिए लेप किया गया था - तरल नाइट्रोजन में रखा गया था और ठंड से ठीक ऊपर संग्रहीत किया गया था। लॉस एंजिल्स की बुजुर्ग महिला, जिसका नाम अज्ञात है, जल्द ही रिश्तेदारों द्वारा पिघलाया और दफनाया गया। 1967 में कैंसर के कारण उनकी मृत्यु के कुछ घंटों के बाद, भविष्य के पुनरुत्थान की आशा के साथ जमने वाला पहला मानव शरीर जेम्स बेडफोर्ड का था। बेडफोर्ड एकमात्र क्रायोनिक्स रोगी है जो 1974 से पहले जमे हुए आज भी संरक्षित है।

तापमान
यह माना जाता है कि बहुत कम तापमान पर भंडारण कोशिकाओं को अनिश्चित काल तक दीर्घायु प्रदान करता है, हालांकि वास्तविक प्रभावी जीवन को साबित करना मुश्किल है। सूखे बीजों के साथ प्रयोग करने वाले शोधकर्ताओं ने पाया कि जब नमूनों को अलग-अलग तापमान - यहां तक ​​कि अति-ठंडे तापमान पर भी रखा गया था, तो गिरावट की ध्यान देने योग्य परिवर्तनशीलता थी। पोलिओल के पानी के घोल के कांच के संक्रमण बिंदु (Tg) से कम तापमान -136 C, ऐसा लगता है कि उस सीमा के रूप में स्वीकार किया जाता है जहां मेटाबॉलिज्म काफी हद तक धीमा हो जाता है, और -196 C, तरल नाइट्रोजन का क्वथनांक, महत्वपूर्ण नमूनों के भंडारण के लिए पसंदीदा तापमान है। जबकि रेफ़्रिजरेटर, फ्रीजर और अतिरिक्त ठंडे फ्रीजर का उपयोग कई वस्तुओं के लिए किया जाता है, आम तौर पर सभी जैविक गतिविधियों को रोकने के लिए अधिक जटिल जैविक संरचनाओं के सफल संरक्षण के लिए तरल नाइट्रोजन की अति-ठंड की आवश्यकता होती है।

जोखिम
घटनाएं जो क्रियोप्रिजर्वेशन के दौरान कोशिकाओं को नुकसान पहुंचा सकती हैं, मुख्य रूप से ठंड के चरण के दौरान होती हैं, और इसमें समाधान प्रभाव, बाह्य बर्फ गठन, निर्जलीकरण और intracellular  बर्फ गठन शामिल होता है। इनमें से कई प्रभावों को क्रायोप्रोटेक्टेंट्स द्वारा कम किया जा सकता है। एक बार संरक्षित सामग्री जम जाने के बाद, यह आगे की क्षति से अपेक्षाकृत सुरक्षित है।
 * समाधान प्रभाव: बर्फ के क्रिस्टल बर्फ़ीले पानी में बढ़ते हैं, विलेय बाहर हो जाते हैं, जिससे वे शेष तरल पानी में केंद्रित हो जाते हैं। कुछ विलेय की उच्च सांद्रता बहुत हानिकारक हो सकती है।


 * एक्स्ट्रासेल्युलर आइस फॉर्मेशन: जब टिश्यू को धीरे-धीरे ठंडा किया जाता है, तो पानी सेल (बायोलॉजी) से बाहर निकल जाता है और आइस फॉर्मेशन एक्स्ट्रासेलुलर स्पेस में बन जाता है। बहुत अधिक बाह्य बर्फ कुचलने के कारण कोशिका झिल्ली को यांत्रिक क्षति पहुंचा सकती है।


 * निर्जलीकरण: पानी का प्रवास, बाह्य बर्फ के गठन के कारण, सेलुलर निर्जलीकरण भी हो सकता है। सेल पर जुड़े तनाव सीधे नुकसान पहुंचा सकते हैं।


 * इंट्रासेल्युलर आइस फॉर्मेशन: जबकि कुछ जीव और जैविक ऊतक कुछ बाह्य बर्फ को सहन कर सकते हैं, कोई भी सराहनीय इंट्रासेल्युलर बर्फ लगभग हमेशा कोशिकाओं के लिए घातक होता है।

जोखिमों को रोकने के मुख्य तरीके
क्रायोप्रिजर्वेशन डैमेज को रोकने के लिए मुख्य तकनीक नियंत्रित दर और धीमी ठंड का एक सुस्थापित संयोजन है और एक नई फ्लैश-फ्रीजिंग प्रक्रिया है जिसे विट्रिफिकेशन के रूप में जाना जाता है।

धीमी प्रोग्रामेबल फ्रीजिंग
नियंत्रित-दर और धीमी ठंड, जिसे धीमी प्रोग्राम करने योग्य ठंड (एसपीएफ़) के रूप में भी जाना जाता है, एक ऐसी तकनीक है जिसमें कई घंटों के दौरान कोशिकाओं को लगभग -196 °C तक ठंडा किया जाता है।

1970 के दशक की शुरुआत में धीमा प्रोग्रामेबल फ्रीजिंग विकसित किया गया था, और अंततः 1984 में पहले मानव जमे हुए भ्रूण का जन्म हुआ। तब से, प्रोग्राम योग्य अनुक्रमों, या नियंत्रित दरों का उपयोग करके जैविक नमूनों को फ्रीज करने वाली मशीनों का उपयोग मानव, पशु और कोशिका जीव विज्ञान के लिए किया गया है। - तरल नाइट्रोजन में जमने, या क्रायोसंरक्षित होने से पहले, अंतिम विगलन के लिए इसे बेहतर ढंग से संरक्षित करने के लिए एक नमूने को फ्रीज़ करना। ऐसी मशीनों का उपयोग दुनिया भर के अस्पतालों, पशु चिकित्सा पद्धतियों और अनुसंधान प्रयोगशालाओं में ओसाइट्स, त्वचा, रक्त उत्पादों, भ्रूण, शुक्राणु, स्टेम सेल और सामान्य ऊतक संरक्षण के लिए किया जाता है। एक उदाहरण के रूप में, जमे हुए भ्रूण 'धीमी गति से जमे हुए' से जीवित जन्मों की संख्या अनुमानित 300,000 से 400,000 या टेस्ट ट्यूब के अंदर निषेचन  (आईवीएफ) जन्मों में अनुमानित 3 मिलियन का 20% है। घातक अंतःकोशिकीय हिमीकरण से बचा जा सकता है यदि ठंडा करने की गति इतनी धीमी हो कि बाह्य कोशिकीय द्रव के प्रगतिशील हिमीकरण के दौरान कोशिका से पर्याप्त जल निकल सके। बाह्य बर्फ क्रिस्टल और पुनर्संरचना के विकास को कम करने के लिए, alginate, पॉलीविनायल अल्कोहल या काइटोसन जैसे बायोमैटेरियल्स का उपयोग पारंपरिक छोटे अणु क्रायोप्रोटेक्टेंट्स के साथ-साथ बर्फ के क्रिस्टल विकास को बाधित करने के लिए किया जा सकता है। यह दर अलग-अलग आकार और पानी की अर्ध-पारगम्य झिल्ली की कोशिकाओं के बीच भिन्न होती है: ग्लिसरॉल या डाइमिथाइल सल्फ़ोक्साइड (DMSO) जैसे क्रायोप्रोटेक्टेंट्स के साथ उपचार के बाद लगभग 1 °C/मिनट की एक विशिष्ट शीतलन दर कई स्तनधारी कोशिकाओं के लिए उपयुक्त है, लेकिन यह दर एक नहीं है सार्वभौमिक इष्टतम। दर-नियंत्रित फ्रीजर या बेंचटॉप पोर्टेबल फ्रीजिंग कंटेनर जैसे उपकरणों का उपयोग करके 1 °C / मिनट की दर प्राप्त की जा सकती है। कई स्वतंत्र अध्ययनों ने सबूत प्रदान किया है कि धीमी-ठंड तकनीक का उपयोग करके संग्रहीत जमे हुए भ्रूण आईवीएफ में ताजा होने की तुलना में कुछ मायनों में 'बेहतर' हो सकते हैं। अध्ययनों से संकेत मिलता है कि ताजा भ्रूण और अंडे के बजाय जमे हुए भ्रूण और अंडे का उपयोग मृत जन्म और समय से पहले प्रसव के जोखिम को कम करता है, हालांकि सटीक कारणों का अभी भी पता लगाया जा रहा है।

कांच में रूपांतर
विट्रीफिकेशन एक फ्लैश-फ्रीजिंग (अल्ट्रा-रैपिड कूलिंग) प्रक्रिया है जो बर्फ के क्रिस्टल के गठन को रोकने में मदद करती है और क्रायोप्रिजर्वेशन क्षति को रोकने में मदद करती है।

शोधकर्ता ग्रेग फाही और विलियम एफ. रॉल ने 1980 के दशक के मध्य में प्रजनन क्रियोसंरक्षण के लिए विट्रीफिकेशन शुरू करने में मदद की। 2000 तक, शोधकर्ताओं का दावा है कि विट्रीफिकेशन बर्फ के क्रिस्टल के गठन के कारण बिना किसी नुकसान के क्रायोप्रिजर्वेशन के लाभ प्रदान करता है। टिशू इंजीनियरिंग के विकास के साथ स्थिति और अधिक जटिल हो गई क्योंकि उच्च सेल व्यवहार्यता और कार्यों, संरचनाओं की अखंडता और बायोमटेरियल्स की संरचना को संरक्षित करने के लिए कोशिकाओं और बायोमटेरियल्स दोनों को बर्फ मुक्त रहने की आवश्यकता है। लिलिया कुलेशोवा द्वारा सबसे पहले टिश्यू इंजीनियर्ड कंस्ट्रक्शंस के विट्रिफिकेशन की सूचना दी गई थी। जो ओसाइट्स के विट्रीफिकेशन को प्राप्त करने वाले पहले वैज्ञानिक भी थे, जिसके परिणामस्वरूप 1999 में जीवित जन्म हुआ। क्लिनिकल क्रायोप्रिजर्वेशन के लिए, विट्रीफिकेशन को आमतौर पर ठंडा करने से पहले क्रायोप्रोटेक्टेंट्स को जोड़ने की आवश्यकता होती है। क्रायोप्रोटेक्टेंट्स मैक्रोमोलेक्युलस हैं जो कोशिकाओं को इंट्रासेल्युलर आइस क्रिस्टल के गठन के हानिकारक प्रभावों से या समाधान के प्रभाव से, ठंड और विगलन की प्रक्रिया के दौरान कोशिकाओं को बचाने के लिए ठंड माध्यम में जोड़े जाते हैं। वे हिमांक को कम करने के लिए, हिमांक को कम करने के लिए, हिमीकरण से संबंधित चोट से कोशिका झिल्ली को बचाने के लिए, हिमांक के दौरान उच्च स्तर की कोशिका के जीवित रहने की अनुमति देते हैं। क्रायोप्रोटेक्टेंट्स में उच्च घुलनशीलता, उच्च सांद्रता पर कम विषाक्तता, कम आणविक भार और हाइड्रोजन बॉन्डिंग के माध्यम से पानी के साथ बातचीत करने की क्षमता होती है।

क्रिस्टलीकरण के बजाय, चाशनी का घोल एक अनाकार बर्फ बन जाता है - यह काचित हो जाता है। क्रिस्टलीकरण द्वारा तरल से ठोस में एक चरण परिवर्तन के बजाय, अनाकार अवस्था एक ठोस तरल की तरह होती है, और परिवर्तन एक छोटी तापमान सीमा पर होता है जिसे कांच संक्रमण तापमान के रूप में वर्णित किया जाता है।

पानी के विट्रिफिकेशन को तेजी से ठंडा करके बढ़ावा दिया जाता है, और क्रायोप्रोटेक्टेंट्स के बिना तापमान में बहुत तेजी से कमी (मेगाकेल्विन प्रति सेकंड) द्वारा प्राप्त किया जा सकता है। 2005 तक शुद्ध जल में शीशे जैसी अवस्था प्राप्त करने के लिए आवश्यक दर को असंभव माना जाता था। आमतौर पर विट्रीफिकेशन की अनुमति देने के लिए दो स्थितियों की आवश्यकता होती है, चिपचिपाहट में वृद्धि और ठंड के तापमान में कमी। कई विलेय दोनों करते हैं, लेकिन बड़े अणुओं का आमतौर पर बड़ा प्रभाव होता है, विशेष रूप से चिपचिपाहट पर। रैपिड कूलिंग भी विट्रीफिकेशन को बढ़ावा देता है।

क्रायोप्रिजर्वेशन के स्थापित तरीकों के लिए, बढ़ी हुई चिपचिपाहट को प्राप्त करने और सेल के अंदर ठंड के तापमान को कम करने के लिए विलेय को कोशिका झिल्ली में घुसना चाहिए। शक्कर झिल्ली के माध्यम से आसानी से पार नहीं होती है। वे विलेय जो करते हैं, जैसे कि डीएमएसओ, एक सामान्य क्रायोप्रोटेक्टेंट, अक्सर तीव्र सांद्रता में विषाक्त होते हैं। क्रायोप्रोटेक्टेंट विषाक्तता के कारण क्रायोप्रोटेक्टेंट द्वारा उत्पादित क्षति को सीमित करने वाले क्रायोप्रिजर्वेशन चिंताओं के विट्रीफाइंग के कठिन समझौतों में से एक। क्रायोप्रोटेक्टेंट्स के मिश्रण और आइस ब्लॉकर्स के उपयोग ने 21 वीं सदी की दवा कंपनी को अपने मालिकाना विट्रीफिकेशन मिश्रण के साथ -135 °C तक खरगोश के गुर्दे को विट्रीफाई करने में सक्षम बनाया है। फिर से गरम करने पर, गुर्दे को एक खरगोश में सफलतापूर्वक प्रत्यारोपित किया गया, पूरी कार्यक्षमता और व्यवहार्यता के साथ, खरगोश को अनिश्चित काल तक एकमात्र कामकाजी गुर्दे के रूप में बनाए रखने में सक्षम। 2000 में, FM-2030 मरणोपरांत सफलतापूर्वक विट्रीफाइड होने वाले पहले व्यक्ति बने।

परसफ्लेशन
जैविक प्रतिक्रियाओं में रक्त को अक्रिय महान गैसों और/या चयापचयी रूप से महत्वपूर्ण गैसों जैसे डाइऑक्सीजन से बदला जा सकता है, ताकि अंगों को अधिक तेज़ी से ठंडा किया जा सके और एंटीफ़्रीज़ की कम आवश्यकता हो। चूंकि ऊतक के क्षेत्रों को गैस से अलग किया जाता है, छोटे विस्तार जमा नहीं होते हैं, जिससे बिखरने से बचाव होता है। एक छोटी सी कंपनी, अरिगोस बायोमेडिकल, शून्य से 120 डिग्री नीचे से सुअर के दिल को पहले ही वापस पा चुकी है, हालांकि पुनर्प्राप्त की परिभाषा स्पष्ट नहीं है। 60 एटीएम का दबाव ताप विनिमय दरों को बढ़ाने में मदद कर सकता है। गैसीय ऑक्सीजन परफ्यूजन/पर्सफ्लेशन स्थिर कोल्ड स्टोरेज या हाइपोथर्मिक मशीन छिड़काव के सापेक्ष अंग संरक्षण को बढ़ा सकता है, क्योंकि गैसों की कम चिपचिपाहट, संरक्षित अंगों के अधिक क्षेत्रों तक पहुंचने में मदद कर सकती है और प्रति ग्राम ऊतक में अधिक ऑक्सीजन प्रदान कर सकती है।

फ्रीज करने योग्य ऊतक
आम तौर पर, पतले नमूनों और निलंबित कोशिकाओं के लिए क्रायोप्रिजर्वेशन आसान होता है, क्योंकि इन्हें अधिक तेज़ी से ठंडा किया जा सकता है और इसलिए जहरीले क्रायोप्रोटेक्टेंट्स की कम खुराक की आवश्यकता होती है। इसलिए, भंडारण और अंग प्रत्यारोपण के लिए मानव यकृत और हृदय का क्रायोसंरक्षण अभी भी अव्यावहारिक है।

फिर भी, क्रायोप्रोटेक्टेंट्स और वार्मिंग के दौरान कूलिंग और रिंसिंग के उपयुक्त संयोजन अक्सर जैविक सामग्रियों, विशेष रूप से सेल निलंबन या पतले ऊतक के नमूनों के वीर्य क्रायोसंरक्षण की अनुमति देते हैं। उदाहरणों में शामिल:
 * वीर्य क्रायोप्रिजर्वेशन में वीर्य
 * खून
 * प्लेटलेट्स जैसे आधान के लिए विशेष कोशिकाएं (सेलफायर द्वारा थ्रोम्बोसोम्स)
 * मूल कोशिका। यह सिंथेटिक सीरम की उच्च सांद्रता, चरणबद्ध संतुलन और धीमी गति से ठंडा करने में इष्टतम है।
 * आनुवंशिक सामग्री इसके अतिरिक्त, क्रायोप्रिजर्वेशन का उपयोग जीन थेरेपी उपचार के लिए किया जाता है। जी। ल्यूकेमिया या लिंफोमा से पीड़ित कैंसर रोगियों के लिए। जीन थेरेपी के लिए उपयोग की जाने वाली आनुवंशिक सामग्री को विवो या पूर्व विवो में संशोधित करना होगा। ऐसा करने के लिए उन्हें परिवहन और भंडारण के दौरान व्यवहार्य बनाए रखने की आवश्यकता है। क्रायोप्रिजर्वेशन के साथ उन्हें अल्ट्रा-लो तापमान में लाया जाता है और जरूरत पड़ने पर पिघलाया जाता है।
 * कॉर्ड ब्लड बैंक में गर्भनाल रक्त # संग्रह भ्रूण क्रायोसंरक्षण
 * फोडा और  प्रोटोकॉल  जैसे ऊतक के नमूने
 * अंडे (ओसाइट्स) डिम्बाणुजनकोशिका क्रायोसंरक्षण में
 * भ्रूण क्रायोप्रिजर्वेशन में क्लीवेज चरण (जो 2, 4, 8 या 16 कोशिकाएं हैं) या प्रारंभिक ब्लास्टोसिस्ट चरण में हैं
 * [[डिम्बग्रंथि ऊतक क्रायोप्रिजर्वेशन]] में डिम्बग्रंथि ऊतक
 * पौधे के बीजों या प्ररोहों के सिरों या सुप्त कलियों को जीव विज्ञान के संरक्षण के उद्देश्य से क्रायोसंरक्षित किया जाता है।

भ्रूण
भ्रूण के लिए क्रायोप्रिजर्वेशन का उपयोग भ्रूण भंडारण के लिए किया जाता है, उदाहरण के लिए, जब आईवीएफ के परिणामस्वरूप वर्तमान में जरूरत से ज्यादा भ्रूण हो गए हों।

तीन साल पहले उसी बैच से भ्रूण की सफल गर्भावस्था के बाद, 27 साल तक संग्रहीत भ्रूण से एक गर्भावस्था और परिणामी स्वस्थ जन्म की सूचना मिली है। कई अध्ययनों ने जमे हुए भ्रूण, या "फ्रॉस्टी" से पैदा हुए बच्चों का मूल्यांकन किया है। जन्म दोष या विकास संबंधी असामान्यताओं में कोई वृद्धि नहीं होने के साथ परिणाम समान रूप से सकारात्मक रहा है। 11,000 से अधिक क्रायोसंरक्षित मानव भ्रूणों के एक अध्ययन ने आईवीएफ या डिम्बाणुजनकोशिका दान चक्रों के लिए, या परमाणु या विखंडन चरणों में जमे हुए भ्रूणों के लिए पोस्ट-थॉ उत्तरजीविता पर भंडारण समय का कोई महत्वपूर्ण प्रभाव नहीं दिखाया। इसके अतिरिक्त, भंडारण की अवधि का नैदानिक ​​​​गर्भावस्था, गर्भपात, आरोपण, या जीवित जन्म दर पर कोई महत्वपूर्ण प्रभाव नहीं पड़ा, चाहे आईवीएफ या ओओसीट दान चक्र से। बल्कि, डिम्बाणुजनकोशिका आयु, उत्तरजीविता अनुपात, और स्थानांतरित भ्रूणों की संख्या गर्भावस्था के परिणाम के भविष्यवक्ता हैं।

डिम्बग्रंथि ऊतक
ओवेरियन टिश्यू का क्रायोप्रिजर्वेशन उन महिलाओं के लिए रुचि रखता है जो अपने प्रजनन कार्य को प्राकृतिक सीमा से परे संरक्षित करना चाहती हैं, या जिनकी प्रजनन क्षमता को कैंसर थेरेपी से खतरा है, उदाहरण के लिए रुधिर संबंधी विकृतियों या स्तन कैंसर में। प्रक्रिया अंडाशय का एक हिस्सा लेना है और इसे तरल नाइट्रोजन में संग्रहीत करने से पहले धीमी गति से ठंडा करना है, जबकि उपचार किया जा रहा है। ऊतक को तब पिघलाया जा सकता है और फैलोपियन के पास प्रत्यारोपित किया जा सकता है, या तो ऑर्थोटोपिक (प्राकृतिक स्थान पर) या हेटरोटोपिक (पेट की दीवार पर), जहां यह नए अंडे पैदा करना शुरू कर देता है, जिससे सामान्य गर्भाधान हो पाता है। डिम्बग्रंथि के ऊतक को चूहों में भी प्रत्यारोपित किया जा सकता है जो ग्राफ्ट अस्वीकृति से बचने के लिए इम्यूनोकॉम्प्रोमाइज्ड (SCID चूहों) हैं, और ऊतक को बाद में काटा जा सकता है जब परिपक्व रोम विकसित हो जाते हैं।

ओसाइट्स
ह्यूमन ओओसीट क्रायोप्रेज़र्वेशन एक नई तकनीक है जिसमें एक महिला के अंडे ( oocytes ) निकाले जाते हैं, जमाए जाते हैं और संग्रहीत किए जाते हैं। बाद में, जब वह गर्भवती होने के लिए तैयार हो जाती है, तो अंडों को पिघलाया जा सकता है, निषेचित किया जा सकता है और भ्रूण के रूप में गर्भाशय में स्थानांतरित किया जा सकता है। 1999 के बाद से, जब कुलेशोवा और सहकर्मियों ने ह्यूमन रिप्रोडक्शन जर्नल में विट्रीफाइड-वार्म्ड महिला के अंडों से प्राप्त भ्रूण से पहले बच्चे के जन्म की सूचना दी थी, इस अवधारणा को पहचाना और व्यापक किया गया है। एक महिला के अंडाणुओं के विट्रीफिकेशन को प्राप्त करने में इस सफलता ने आईवीएफ प्रक्रिया के हमारे ज्ञान और अभ्यास में एक महत्वपूर्ण प्रगति की है, क्योंकि नैदानिक ​​​​गर्भावस्था दर धीमी ठंड के मुकाबले ओसाइट विट्रीफिकेशन के बाद चार गुना अधिक है। ओसाइट विट्रिफिकेशन युवा ऑन्कोलॉजी रोगियों और आईवीएफ से गुजरने वाले व्यक्तियों में प्रजनन क्षमता को बनाए रखने के लिए महत्वपूर्ण है, जो धार्मिक या नैतिक कारणों से भ्रूण को फ्रीज करने के अभ्यास पर आपत्ति जताते हैं।

वीर्य
क्रायोप्रिजर्वेशन के बाद लगभग अनिश्चित काल तक वीर्य का सफलतापूर्वक उपयोग किया जा सकता है। सबसे लंबे समय तक सफल भंडारण की सूचना 22 वर्ष है। इसका उपयोग शुक्राणु दान के लिए किया जा सकता है जहां प्राप्तकर्ता एक अलग समय या स्थान पर उपचार चाहता है या पुरुष नसबंदी से गुजर रहे पुरुषों के लिए प्रजनन क्षमता को संरक्षित करने के साधन के रूप में या ऐसे उपचार जो उनकी प्रजनन क्षमता से समझौता कर सकते हैं, जैसे कीमोथेरपी, विकिरण चिकित्सा या सर्जरी।

वृषण ऊतक
अपरिपक्व वृषण ऊतक का क्रायोप्रिजर्वेशन उन युवा लड़कों के लिए प्रजनन का लाभ उठाने का एक विकासशील तरीका है, जिन्हें गोनैडोटॉक्सिक थेरेपी की आवश्यकता होती है। जमे हुए वृषण कोशिका निलंबन या ऊतक के टुकड़ों के प्रत्यारोपण के बाद स्वस्थ संतान प्राप्त होने के बाद से पशु डेटा आशाजनक हैं। हालांकि, जमे हुए ऊतक, यानी सेल सस्पेंशन ट्रांसप्लांटेशन, ऊतक ग्राफ्टिंग  और इन विट्रो परिपक्वता से कोई भी उर्वरता बहाली विकल्प मनुष्यों में अभी तक कुशल और सुरक्षित साबित नहीं हुआ है।

मॉस
पूरे काई के पौधों का क्रायोसंरक्षण, विशेष रूप से फिस्कोमिट्रेला पेटेंस, राल्फ रेस्की और सहकर्मियों द्वारा विकसित किया गया है। और इंटरनेशनल मॉस स्टॉक सेंटर में किया जाता है। यह biobank  मॉस  उत्परिवर्ती  और मॉस  ईकोटाइप ्स को इकट्ठा, संरक्षित और वितरित करता है।

मेसेनकाइमल स्ट्रोमल सेल्स (MSCs)
MSCs, जब विगलन के कुछ घंटों के भीतर तुरंत ट्रांसफ़्यूज़ किया जाता है, उन MSCs की तुलना में कम कार्य दिखा सकता है या बीमारियों के इलाज में कम प्रभावकारिता दिखा सकता है जो कोशिका वृद्धि (ताज़ा) के लॉग चरण में हैं। परिणामस्वरूप, क्लिनिकल परीक्षण या प्रयोगात्मक उपचारों के लिए प्रशासित किए जाने से पहले क्रायोप्रेज़र्व्ड MSCs को इन विट्रो कल्चर में सेल ग्रोथ के लॉग चरण में वापस लाया जाना चाहिए। MSCs की री-कल्चरिंग से कोशिकाओं को ठंड और विगलन के दौरान लगने वाले झटके से उबरने में मदद मिलेगी। MSCs पर विभिन्न क्लिनिकल परीक्षण विफल हो गए हैं, जो ताजा MSCs का उपयोग करने वाले नैदानिक ​​​​परीक्षणों की तुलना में पिघलने के तुरंत बाद क्रायोसंरक्षित उत्पादों का उपयोग करते हैं।

बीज
पादप क्रायोसंरक्षण इसके जैव विविधता मूल्य के लिए महत्वपूर्ण होता जा रहा है। बीजों को अक्सर आनुवंशिक सूचना की एक महत्वपूर्ण वितरण प्रणाली माना जाता है। कम तापमान और कम पानी की मात्रा के प्रति असहिष्णुता के कारण अड़ियल बीज का क्रायोसंरक्षण सबसे कठिन है। हालांकि, प्लांट विट्रीफिकेशन सॉल्यूशन समस्या को हल कर सकता है और रिकैल्सीट्रेंट सीड (निम्फेआ केरूलिया) क्रायोप्रिजर्व में मदद कर सकता है।

सूक्ष्म जीव विज्ञान संस्कृतियों का संरक्षण
जीवाणु और कवक को अल्पकालिक (महीनों से लेकर एक वर्ष तक, निर्भर करता है) प्रशीतित रखा जा सकता है, हालांकि, कोशिका विभाजन और चयापचय पूरी तरह से रोका नहीं जाता है और इस प्रकार दीर्घकालिक भंडारण (वर्षों) या संस्कृतियों को आनुवंशिक रूप से संरक्षित करने के लिए एक इष्टतम विकल्प नहीं है या प्ररूपी रूप से, क्योंकि कोशिका विभाजन से उत्परिवर्तन हो सकता है या उप-संवर्धन से प्ररूपी परिवर्तन हो सकते हैं। एक पसंदीदा विकल्प, प्रजातियों पर निर्भर, क्रायोप्रिजर्वेशन है। नेमाटोड कीड़े एकमात्र बहुकोशिकीय यूकेरियोट्स हैं जिन्हें क्रायोप्रिजर्वेशन में जीवित रहने के लिए दिखाया गया है।

कवक
कवक, विशेष रूप से जाइगोमाइसिटीस, एस्कोमाइसिटीस, और उच्च बेसिडिओमाइसीट्स, स्पोरुलेशन की परवाह किए बिना, तरल नाइट्रोजन या डीप-फ्रोजन में संग्रहीत करने में सक्षम हैं। क्रायोप्रेज़र्वेशन कवक के लिए एक हॉलमार्क विधि है जो स्पोरुलेट नहीं करती है (अन्यथा बीजाणुओं के लिए अन्य संरक्षण विधियों का उपयोग कम लागत और आसानी से किया जा सकता है), स्पोरुलेट लेकिन नाजुक बीजाणु होते हैं (बड़े या फ्रीज-सूखे संवेदनशील), रोगजनक होते हैं (चयापचय को सक्रिय रखने के लिए खतरनाक) फंगस) या जेनेटिक स्टॉक के लिए इस्तेमाल किया जाना है (आदर्श रूप से मूल जमा के समान संरचना के लिए)। कई अन्य जीवों की तरह, क्रायोप्रोटेक्टेंट्स जैसे डीएमएसओ या ग्लिसरॉल (जैसे फिलामेंटस फंगी 10% ग्लिसरॉल या यीस्ट 20% ग्लिसरॉल) का उपयोग किया जाता है। क्रायोप्रोटेक्टेंट्स चुनने के बीच अंतर प्रजातियां (या वर्ग) पर निर्भर हैं, लेकिन आम तौर पर डीएमएसओ, ग्लिसरॉल या पॉलीइथाइलीन ग्लाइकॉल जैसे फफूंद मर्मज्ञ क्रायोप्रोटेक्टेंट्स के लिए सबसे प्रभावी होते हैं (अन्य गैर-मर्मज्ञ वाले में शर्करा मैनिटोल, सोर्बिटोल, डेक्सट्रान, आदि शामिल हैं)। फ्रीज-पिघलना पुनरावृत्ति की सिफारिश नहीं की जाती है क्योंकि यह व्यवहार्यता को कम कर सकता है। बैक-अप डीप-फ्रीज़र या तरल नाइट्रोजन भंडारण स्थलों की सिफारिश की जाती है। फ्रीजिंग के लिए कई प्रोटोकॉल नीचे संक्षेप में दिए गए हैं (प्रत्येक स्क्रू-कैप पॉलीप्रोपाइलीन क्रायोट्यूब का उपयोग करता है):

बैक्टीरिया
आनुवंशिक रूप से और फेनोटाइपिक रूप से स्थिर, दीर्घकालिक स्टॉक को संरक्षित करने के लिए कई सामान्य खेती योग्य प्रयोगशाला उपभेद गहरे जमे हुए हैं। सब-कल्चरिंग और लंबे समय तक प्रशीतित नमूनों से प्लास्मिड (एस) या म्यूटेशन का नुकसान हो सकता है। आम अंतिम ग्लिसरॉल प्रतिशत 15, 20 और 25 हैं। एक ताजा कल्चर प्लेट से, ब्याज की एक एकल कॉलोनी चुनी जाती है और तरल संस्कृति बनाई जाती है। तरल संस्कृति से, माध्यम सीधे ग्लिसरॉल की समान मात्रा के साथ मिलाया जाता है; म्यूटेशन जैसे किसी भी दोष के लिए कॉलोनी की जाँच की जानी चाहिए। लंबी अवधि के भंडारण से पहले सभी एंटीबायोटिक दवाओं को संस्कृति से धोया जाना चाहिए। तरीके अलग-अलग होते हैं, लेकिन मिश्रण धीरे-धीरे व्युत्क्रम द्वारा या तेजी से भंवर द्वारा किया जा सकता है और शीतलन अलग-अलग हो सकता है या तो क्रायोट्यूब को -50 से -95 डिग्री सेल्सियस पर सीधे रखकर, तरल नाइट्रोजन में शॉक-फ्रीजिंग या धीरे-धीरे ठंडा करके -80 डिग्री पर भंडारण करके अलग-अलग किया जा सकता है। सी या कूलर (तरल नाइट्रोजन या तरल नाइट्रोजन वाष्प)। बैक्टीरिया की रिकवरी भी अलग-अलग हो सकती है, अर्थात्, यदि ट्यूब के भीतर मोतियों को संग्रहीत किया जाता है तो कुछ मोतियों को प्लेट में इस्तेमाल किया जा सकता है या जमे हुए स्टॉक को एक लूप के साथ स्क्रैप किया जा सकता है और फिर चढ़ाया जा सकता है, हालांकि, केवल थोड़े से स्टॉक की जरूरत होती है पूरी ट्यूब कभी भी पूरी तरह से पिघलना नहीं चाहिए और बार-बार जमने-गलने से बचना चाहिए। पद्धति चाहे जो भी हो 100% वसूली संभव नहीं है।

कीड़े
सूक्ष्म मिट्टी में रहने वाले निमेटोड  राउंडवॉर्म पैनाग्रोलाइमस डेट्रिटोफैगस और एक छोटी सी चोटी एकमात्र यूकेरियोटिक जीव हैं जो आज तक दीर्घकालिक क्रायोप्रिजर्वेशन के बाद व्यवहार्य साबित हुए हैं। इस मामले में,  permafrost  के कारण कृत्रिम के बजाय संरक्षण प्राकृतिक था।

कशेरुक
मछली, उभयचर और सरीसृप सहित कई जानवरों की प्रजातियों को ठंड को सहन करने के लिए दिखाया गया है। मेंढकों की कम से कम चार प्रजातियाँ (स्प्रिंग पीपर, ग्रे ट्रीफ्रॉग, पश्चिमी कोरस मेंढक, वुड फ्रॉग) और कछुओं की कई प्रजातियाँ (टेरापीन कैरोलिना, हैचलिंग क्रिसमिस पिक्टा), छिपकलियाँ, और साँप फ्रीज़ सहिष्णु हैं और ठंड से बचे रहने के लिए अनुकूलन विकसित कर चुके हैं। जबकि कुछ मेंढक भूमिगत या पानी में हाइबरनेट करते हैं, फिर भी शरीर का तापमान -5 से -7 डिग्री सेल्सियस तक गिर जाता है, जिससे वे जम जाते हैं। लकड़ी का मेंढक (लिथोबेट्स सिल्वेटिकस) बार-बार ठंड का सामना कर सकता है, जिसके दौरान इसके बाह्य तरल पदार्थ का लगभग 65% बर्फ में परिवर्तित हो जाता है।

यह भी देखें

 * सेल अलाइव सिस्टम फ्रीजर
 * क्रायोबायोलॉजी
 * क्रायोजेनिक प्रोसेसर
 * क्रायोजेनिक्स
 * वृषण ऊतक प्लांट क्रायोप्रिजर्वेशन
 * क्रायोस्टेसिस (क्लैथ्रेट हाइड्रेट्स)
 * दिशात्मक ठंड
 * एक्स-सीटू संरक्षण
 * जमे हुए चिड़ियाघर
 * पादप क्रायोसंरक्षण - पादप आनुवंशिक संसाधनों का क्रायोसंरक्षण