Ein Kryoschutzmittel ist eine chemische Verbindung, die die Schädigung von biologischem Gewebe unter Gefrierbedingungen begrenzt. Ohne Schutz platzen die Zellen, wenn sie aufgrund von expandierendem Wasser gefrieren, lebende Organismen schwer verletzen oder sterben und Gewebeproben oder gefrorene Lebensmittelprodukte ruinieren. Einige Tiere produzieren auf natürliche Weise ihre eigenen Kryoschutzmittel als Anpassung an das kalte Klima. Für eingelagertes biologisches Material, von Gewebeproben für die Forschung bis hin zu Tiefkühlgerichten, stehen synthetische Varianten zur Verfügung.
Die Verbindung kann auf verschiedene Weise wirken. Ein üblicher Ansatz besteht darin, den Gefrierpunkt zu senken, um das Gewebe bei Temperaturen flexibel zu halten, die normalerweise zum Gefrieren führen würden. Andere binden sich an bestimmte Moleküle, um dem Gewebe zu helfen, seine Struktur unter dem intensiven Druck der kalten Temperaturen zu bewahren. Für Organismen wie Insekten, Fische und Amphibien ermöglichen Kryoschutzmittel ein Leben in extremen Klimazonen wie dem Meeresboden oder sehr kalten Oberflächenregionen.
Biologische Proben, die eingefroren werden, müssen mit einem Kryoschutzmittel behandelt werden, um sie lebensfähig zu halten. Organ-, Gewebe- und Blutbanken frieren häufig Spendermaterial zur späteren Verwendung ein und müssen die Einfrier- und Auftaubedingungen aus Sicherheitsgründen kontrollieren. Proben, die für Biopsien oder Nachkommen entnommen wurden, können zur Konservierung auch eingefroren werden. Die Materialien können in einem Kryoschutzmittelbad eingefroren oder zum Schutz in die Verbindung getaucht werden. Bei Dingen wie Blut wird die Chemikalie hinzugefügt, um eine flüssige Lösung zu erzeugen, bevor das Material zur Lagerung in den Gefrierschrank gelangt.
Die Art des Kryoschutzmittels, das zur Verwendung in einer gegebenen Anwendung geeignet ist, kann variieren. Für Dinge wie Gewebe für die Transplantation müssen Ärzte ungiftige Verbindungen verwenden, damit die Patienten keine schlechte Reaktion erfahren. Materialien für Studien oder diagnostische Tests können mit gefährlicheren Chemikalien behandelt werden, da sie Patienten nicht implantiert oder transfundiert werden. Medizinische Versorgungsunternehmen stellen Kryoschutzmittel für verschiedene Zwecke her und weisen auf der Etikettierung eindeutig empfohlene Verwendungen hin.
In der Lebensmittelproduktion halten Kryoprotektiva gefrorene Lebensmittel frisch und behalten ihre Textur und Farbe bei. Unternehmen, die kommerziell tiefgekühlte Lebensmittel herstellen, verwenden diese Verbindungen zur Behandlung ihrer Produkte. Menschen, die zu Hause Lebensmittel einfrieren, können hausgemachte Kryoschutzlösungen verwenden, um sicherzustellen, dass Dinge wie Fleisch und Gemüse im Gefrierschrank in gutem Zustand bleiben. Beispielsweise kann Fleisch in einer Marinade eingefroren werden, wodurch der Zucker in der Marinade das Fleisch vor Gefrierbrand schützt und die spätere Zubereitung des Fleisches erleichtert.