C помощью оптической микроскопии исследовано влияние воздуха, гелия, аргона, ксенона и гексафторида серы на целостность структуры льда, формирующегося при замораживании воды и ряда криозащитных растворов в температурном диапазоне от 0 до -50°С. Показано, что кристаллизация капли воды объемом ≈ 200 мкл в атмосфере воздуха происходит с нарушением целостности структуры льда. В замороженных образцах наблюдается образование газовых микропузырьков диаметром до 250 мкм. Продувка над поверхностью капли воды аргона, ксенона или гексафторида серы перед замораживанием позволяет снизить максимальный размер микропузырьков до 100 мкм. Продувка гелия над поверхностью воды, растворов DMEM и «ЕвроКоллинз» позволяет полностью устранить или значительно уменьшить образование газовых микропузырьков в процессе кристаллизации. Для формируемого при этом массива льда характерна тенденция к снижению вероятности растрескивания при охлаждении до -50°С, что может способствовать выживаемости биологического материала при консервации. Добавление криопротектора этиленгликоля в концентрации 1-10 об.% в раствор позволяет снизить или полностью предотвратить выделение микропузырьков газа при замораживании. Механизм, с помощью которого реализуется данный феномен, остается неясным. Добавление этиленгликоля в концентрации 10 об.% и более также предотвращает растрескивание льда при охлаждении до -50°С.

Идея использовать высокое давление для снижения криоповреждений имеет проработанное теоретическое обоснование, однако экспериментальных данных по замораживанию живых объектов под давлением крайне мало. Мы исследовали выживаемость клеток линии HeLa под давлением 1.0-2.0 кбар, токсические эффекты пяти классических криопротекторов в этих условиях, а также выживаемость клеток HeLa в процессе медленной криоконсервации под давлением 1.0 и 1.5 кбар. Экспериментально показана высокая устойчивость клеток HeLa к гидростатическому давлению: 100%-я выживаемость при 1.0 кбар и 60-минутной инкубации. Токсическое воздействие криопротекторов под давлением можно расположить в следующем ряду: глицерин < этиленгликоль < 1,2-пропандиол = ДМСО < ДМСО + формамид. Наименьшую токсичность проявили глицерин и этиленгликоль, для которых также показаны выраженные баропротекторные эффекты. При криоконсервации под давлением 1.0 кбар высокая выживаемость - 83±16% по данным флуоресцентного окрашивания - была достигнута при использовании 10%-го глицерина, однако она не превысила показателей выживаемости, полученных в контрольных нормобарических экспериментах. Замораживание проводили по методу медленной классической криоконсервации. Использование давления для замораживания биоматериала методом витрификации может привести к другим результатам.