Criogenia, ou congelamento em temperaturas muito baixas, não é um novo conceito, e com algumas exceções, o equipamento utilizado é similar ao utilizado a 25 anos atrás. Nitrogênio líquido, ou ocasionalmente hélio líquido, é retido em um butijão criogênico ou dewar. Tubos de plástico contendo material a ser preservado são resfriados por imersão no líquido ou são mantidos na fase de gás ou vapor, resultante da ebulição do líquido. Há diversos dispositivos para manter e recuperar estas amostras, e o formato destes dispositivos determina o tamanho da abertura no dewar e, portanto, a duração do dewar.
O tamanho do dewar não somente determina quantas amostras podem ser acomodadas, como também o tipo de material a partir do qual ele será construído. Dewars de laboratório menores são fabricados a partir de alumínio, enquanto que vasilhames ou refrigeradores maiores são geralmente feitos de aço inoxidável. Em ambos os casos, a estrutura do dewar é muito similar à de uma garrafa térmica.
Um recipiente interno é envolto com fita isolante, que é utilizada para evitar a perda condutível. Para tal, a fita isolante de papel alumínio nunca deve entrar em contato com outra parte da fita, que também é de alumínio. Este contato poderia causar perda condutível ou “escapamento de congelamento.” Ao invés disso, o papel alumínio entra em contato apenas com papel.
Os únicos pontos de contato entre o recipiente interno e o recipiente externo são o pescoço e um “pino” pequeno na parte inferior. O pino, que é geralmente construído de fibra de vidro, é oco e evita que o recipiente interno balance dentro da pele externa. O pescoço é então o maior ponto de contato entre as duas camadas. Também construído de fibra de vidro, o pescoço sustenta todo o peso do nitrogênio líquido, amostras e os organizadores de amostras. É o calcanhar de Aquiles de todos os butijões criogênicos. Quanto maior o pescoço, maior o calcanhar de Aquiles.
Então por que todos os pescoços não são feitos o mais pequeno possível? Conveniência. Organizadores de amostras maiores podem facilitar a trilha de amostras. Os butijões criogênicos são, então, um compromisso entre conveniência e duração do dewar.
O espaço entre os recipientes interno e externo é evacuado para menos de 10 mTorr. Mas a quantia exata que está abaixo de 10 mTorr varia entre os diferentes fabricantes e determina o desempenho do dewar. Este desempenho é refletido no “tempo de retenção estático” do recipiente ou no tempo que leva para um tanque cheio esvaziar com a tampa no lugar. O desempenho do vácuo é determinado pelo tempo em que um fabricante deseja deixar o recipiente conectado a uma bomba de vácuo. Isto é crítico pois limita o número de butijões criogênicos que um fabricante pode fabricar em um dado período. O bombeamento de 2 dias é normal para recipientes de labratório.
Recipientes criogênicos tendem a romper-se tanto quanto garrafas térmicas que muitos de nós levavam à escola antigamente. Apesar da disponibilidade dos acessórios com rodas, os recipientes duram mais quando autorizados para permanecer no lugar. A aceleração do nitrogênio líquido e amostras por movimento do dewar criam um torque no pescoço frágil, que eventualmente permite a passagem de gases atmosféricos ou nitrogênio líquido (se o dewar estiver muito cheio) no espaço entre o recipientes interno e externo. Quando o vácuo é afetado, o desempenho diminui rapidamente e as amostras instáveis colocam-se em risco. Esta possibilidade é a razão para a popularidade de monitores de nível que medem o nível do nitrogênio líquido no interior do dewar sem a necessidade de remover a tampa. Estes dispositivos funcionam em diversos fundamentos, incluindo pares térmicos e sonar.
Ainda não há nenhum substituto para a medição do nível de líquido através da inserção de uma vara ou régua não condutiva. O nível do líquido é medido a partir da estabilizadora a frio, que forma após a sonda ser removida do recipiente.
Sem considerar se as amostras são mantidas em uma fase líquida ou gasosa, o objetivo é manter os agentes bioquímicos ativos ou as células viáveis. Recentemente, há um certo enfoque na ciência relacionada como o modo em que o congelamento afeta a viabilidade ou a estabilidade. Fórmulas para o congelamento de células em diversas concentrações de glicerol ou dimetil sulfóxido foram observadas e a taxa na qual ocorre o congelamento foi dirigida por um número de empresas que comercializam um aparato de congelamento de taxa controlada.