人体细胞的低温保存与冷冻干燥
干细胞储存的流程介绍
干细胞储存的流程介绍干细胞储存是指将人体中的干细胞保存在冷冻库中,并在需要时进行提取和使用的一种技术。
干细胞具有自我更新和分化为多种细胞类型的能力,因此被广泛应用于医学研究和治疗。
干细胞的储存过程包括采集、处理、存储和提取等环节。
首先,在干细胞储存的流程中,采集干细胞是第一步。
目前,干细胞的采集主要有以下几种方式:自体脂肪干细胞采集、骨髓干细胞采集、脐血干细胞采集和胎盘脐带干细胞采集。
每一种采集方式都有其特点和适应症。
自体脂肪干细胞采集是通过对患者自身脂肪组织进行抽取和处理获取干细胞。
这种方法的优势在于采集过程简单、创伤小且对患者无任何伤害。
骨髓干细胞采集是通过骨髓穿刺将干细胞直接采集出来,适用于一些血液系统疾病的治疗。
脐血干细胞采集是在新生儿出生后,将其脐血进行采集,并进行处理保存。
脐血干细胞的采集过程安全简单,且对新生儿无任何伤害。
胎盘脐带干细胞采集则是在分娩时,将新生儿的胎盘脐带进行采集,这种方法的优势在于操作过程快速简单。
采集完干细胞后,接下来就是对采集到的干细胞进行处理和分离。
这个过程的目的是将干细胞从采集样品中提取出来,并将其纯化和分离,以便后续存储和使用。
在处理的过程中,需要进行细胞培养、质检和筛选等环节,以确保储存的干细胞的质量和纯度。
干细胞处理和分离完成后,接下来是进行干细胞的储存。
目前,常见的干细胞储存方式有两种:液氮冷冻和冷冻干燥。
液氮冷冻是将处理后的干细胞直接存放在低温的液氮冷冻库中,以确保其冷冻保存条件稳定和安全。
冷冻干燥是将处理后的干细胞在冻干剂的作用下进行冷冻干燥,将细胞内的水分去除,以减少细胞的损伤和死亡。
在干细胞储存的过程中,温度控制和环境条件非常重要。
液氮冷冻需要将干细胞保存在极低温度的液氮中,冷冻干燥需要将细胞储存在干燥环境中。
此外,储存设备的稳定性和安全性也是非常重要的,以确保储存的干细胞的质量和纯度不受影响。
最后,当需要使用存储的干细胞时,就需要进行提取。
胞内海藻糖对红细胞冷冻干燥保存效果的影响
t c l lr rh Is n teva i r z re la e ao eo h i l o fe e—d i e lo l r v siae .T efe hr lo l r . a u t bi f y t r r bo d c l wee i e t t d e d e s n g d h rs e bo d c l we i d e s e n
K y rs Me i l llrBil y; e lo l ;Fe z e wod dc l a oo a Ce u g R d Bo d c l e s r e—dyn ;Te ao e;Vi i ri g rh ls a l b
I 引
☆ S a g a U i r t fS i c n e h o g , h n h i 0 0 3 C i h n h i n es yo c n e a d T c n I y S a g a, 0 9 , h a v i e o 2 n
A src Curnl re e—dyn n fteb s t o sf r h rs raino d bo dc l .T e e e t . bt t a r t e y.fe z ri i o eo h e tmeh d e pe ev t r l el h f cso i gS o t o f e o s f n
的增加 , 内海藻糖的浓度相应升高 , 胞 试验中海藻糖浓度最高达到 3m o L 5 m l 。对 新鲜与孵 育后红细胞 在相 同条件 下 /
进行冻干实验 , 结果表明, 孵育后的红细胞冻干回收率随胞内海藻糖浓度增加而加 , 表明胞内海藻糖在冻干过程
中对红细胞有保护作用 。
关键词 医学细胞生物学 ; 细胞 ; 冻干燥 ; 人 ; 藻糖 ; 红 冷 载 海 回收 率
体外诊断试剂冻干工艺
体外诊断试剂冻干工艺一、引言体外诊断试剂是指用于分析人体体液、组织和细胞等的试剂,用于疾病的诊断和监测。
其中,冻干工艺是一种常用的制备体外诊断试剂的方法。
本文将介绍体外诊断试剂冻干工艺的原理、步骤及其应用。
二、原理冻干工艺是通过将试剂溶液在低温下冷冻,并在真空条件下将水分从冷冻的试剂中去除,使试剂转变为固体,从而延长其稳定性和保持活性。
这是因为冻干过程中水的脱除会减缓生物化学反应速率,降低酶的活性,从而延长试剂的保存时间。
三、步骤体外诊断试剂冻干工艺包括以下步骤:1. 配制试剂溶液:根据试剂的组成和配方,将所需的试剂溶解在适当的溶剂中,并确保溶液的均匀混合。
2. 冷冻:将试剂溶液倒入冻结器中,以低温快速冷冻。
常用的冷冻方法有液氮冷冻、干冰乙醇冷冻等。
3. 枯燥:将冻结的试剂溶液转移到真空干燥器中,在真空条件下进行枯燥。
枯燥过程中,通过调节温度和压力,使冻结的水分直接从固体转变为气体,绕过液态的过程,从而保持试剂的活性。
4. 密封包装:将冻干的试剂装入密封容器中,以防止湿气和氧气的进入,保护试剂的稳定性和活性。
四、应用体外诊断试剂冻干工艺广泛应用于临床诊断、生物医药研究和药物开发等领域。
具体应用包括但不限于以下几个方面:1. 临床诊断:体外诊断试剂冻干工艺可用于制备血液、尿液、唾液等体液样本的检测试剂盒,用于检测疾病标志物、感染性病原体等。
2. 生物医药研究:体外诊断试剂冻干工艺可用于制备酶、抗体、蛋白质等生物活性物质的试剂盒,用于生物学实验、分子生物学研究等。
3. 药物开发:体外诊断试剂冻干工艺可用于制备药物的质量控制试剂盒,用于药物的安全性评价、有效性评价等。
五、优势与挑战体外诊断试剂冻干工艺具有以下优势:1. 延长稳定性:冻干过程中的水分脱除可延长试剂的稳定性,使其更长时间保存。
2. 方便使用:冻干试剂易于携带和使用,不受冷链和特殊储存条件的限制。
3. 高效性:冻干过程可同时处理多个样品,提高试剂的制备效率。
细胞生物学研究与组织工程
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研究内容:组织工程涉及细胞生物学、材料科学、生物力学等多个Байду номын сангаас域, 主要研究如何利用生物材料和细胞来修复或替换受损的组织或器官。
组织工程化产品的应用领域
组织工程化产品的审批流程 和标准
组织工程化产品的安全性和 有效性评估
组织工程化产品的定义和分 类
组织工程化产品的市场前景 和挑战
细胞分离技术:包括酶解法、机械法和免疫磁珠法等
细胞鉴定技术:包括形态学鉴定、免疫荧光鉴定和分子生物学鉴定等
细胞保存技术:包括低温保存、液氮保存和冷冻干燥保存等 细胞分离、鉴定与保存技术的应用:在组织工程、细胞治疗和生物制药 等领域具有广泛应用
流式细胞 仪技术: 用于分析 细胞表面 标志物和 细胞内成 分
免疫组化
技
术
(IHC):
用于检测
细胞内的
抗原和抗
体
实时定量 PCR技术 (qPCR ):用于 检测细胞 内的基因 表达水平
细胞培养 技术:用 于培养和 扩增细胞, 以便进行 实验研究
组织切片:包括冰冻切片、石蜡切片和超薄切片等 显微成像技术:包括荧光显微镜、电子显微镜和共聚焦显微镜等 组织切片制备:包括取材、固定、脱水、包埋、切片和染色等步骤 显微成像技术应用:观察细胞结构、细胞器、细胞分裂和细胞分化等
汇报人:XX
细胞凋亡的定义:细胞在接收到特定信号后,通过一系列基因调控,主动有序地死亡 细胞凋亡的过程:包括信号传导、基因表达、蛋白质合成和细胞器降解等步骤 细胞凋亡的作用:维持细胞数量平衡,消除受损细胞,防止疾病发生 细胞死亡的类型:包括细胞凋亡、细胞坏死和细胞自噬等
干细胞冻存操作环境要求
干细胞冻存操作环境要求
干细胞冻存操作环境要求包括以下几个方面:
1. 温度控制:干细胞冻存需要在低温条件下进行,通常在-80℃或液氮温度下进行冷冻保存。
因此,操作环境需要配备适当的低温设备,如冷冻箱、液氮罐等,并保持稳定的温度控制。
2. 无菌环境:干细胞在冻存过程中对细菌、霉菌等微生物的污染非常敏感,因此操作环境需要保持无菌状态。
使用无菌工作台或类似设备可以有效防止细菌污染,并采取严格的操作规范和消毒措施。
3. 洁净环境:干细胞在冻存过程中对灰尘、颗粒物等的污染也十分敏感,因此操作环境需要保持相对洁净的状态。
通风良好、无尘和清洁度高的实验室是进行干细胞冻存的理想选择。
4. 辐射防护:干细胞对辐射敏感,特别是紫外线辐射。
因此,在操作环境中需要设置适当的辐射防护措施,如使用紫外线消毒灯、佩戴防护眼镜等,以保护细胞免受辐射伤害。
5. 噪音控制:噪音对干细胞的生长和存活也具有一定影响。
为保持良好的细胞生长环境,操作环境应尽量减少噪音干扰,避免使用产生噪音的设备和工具。
总的来说,干细胞冻存操作环境要求保持低温、无菌、洁净、辐射防护和噪音控制等条件,以确保干细胞的冻存质量和细胞存活率。
这些环境要求能够最大程度地减少对干细胞的不利影响,保证其质量和稳定性。
免疫细胞存储流程
免疫细胞存储是将人体免疫细胞进行冷冻保存,以备将来治疗或研究之用。
以下是一般免疫细胞存储的流程:
1.采集免疫细胞:采集免疫细胞通常通过外周血采集,可通过静脉采血或分离淋巴细胞等方式来获取免疫细胞。
2.预处理:采集的免疫细胞一般需要经过预处理步骤,包括红细胞裂解、细胞浓缩、细胞筛选等操作,以获得纯净的目标免疫细胞。
3.冷冻适应处理:将免疫细胞进行冷冻适应处理,通过逐步降温和以特定保护剂调配的冷冻液体,以使细胞逐渐适应低温环境,减少细胞受冷冻损伤的风险。
4.冷冻保存:将冷冻适应处理后的免疫细胞分装入小容器(常见为液氮冻存管),使用专业冷冻机器或液氮冷冻贮存系统迅速冷冻至极低温(通常为液氮温度-196°C),并在液氮贮存罐中储存。
5.质量控制和记录:在储存免疫细胞的过程中,必须进行质量控制和记录。
包括细胞的数量、存储温度、储存时间、质量确认等数据的记录。
6.申请和提取:在需要使用存储的免疫细胞进行治疗或研究时,申请方将提交相应的申请并获得授权后,可提取对应的存储细胞进行使用。
需要注意的是,免疫细胞的存储和提取过程必须遵循相应的法律法规和伦理原则,确保免疫细胞的合法性、安全性和隐私保护。
同时,冷冻细胞的储存和质量控制需要符合一定的标准和规范,以保证细胞的有效性和可用性。
甘油保护剂对冷冻干燥保存红细胞作用的实验研究
上海理工大学学报 第28卷 第5期J.University of Shanghai for Science and Technology Vol.28 No.5 2006 文章编号:1007-6735(2006)05-0413-05甘油保护剂对冷冻干燥保存红细胞作用的实验研究何 晖1, 刘宝林1, 华泽钊1, 沈 敏2, 陈 颖2(1.上海理工大学动力工程学院,上海 200093;2.上海安图医院血液检验科,上海 200093)摘要:应用甘油作红细胞冷冻干燥保存的保护剂,研究甘油对红细胞的保护机制.红细胞用不同质量分数(0,20%,40%)的甘油前处理后,冻干保存前后分别检查红细胞的相关指标.结果显示,40%甘油前处理的红细胞冻干保存效果最佳,红细胞回收率和血红蛋白回收率分别达到55.3%和63.4%;红细胞渗透脆性和超氧化物歧化酶(SOD)活力与冻干保存前无明显差别.该研究为使用甘油作红细胞冻干保存的保护剂提供了实验基础.关键词:冷冻干燥;红细胞;甘油;前处理中图分类号:TS205.7 文献标识码:AG lycerol pretreatment improves the preservation qu alityof red blood cells by freeze dryingHE Hui1, LIU Bao2lin1, HUA Ze2zhao1, Shen Min2, Chen Y ing2(1.College of Power Engineering,U niversity of S hanghai f or Science and Technology,S hanghai200093,China;2.Institute of Blood Test,S hanghai A ntu Hospital,S hanghai200093,China)Abstract:Successful storage of red blood cells(RBCs)by freeze drying technique has important impli2 cations in blood transfusion and clinical medicine.G lycerol is a type of permeable intracellular lyopro2 tective agents,which can increase the concentration of cytoplasm of the red blood cells and then en2 hance the possibility of glass transition during freeze drying process.The effects of glycerol on the preservation of freeze dried human red blood cells are investigated,0%,20%and40%glycerol solu2 tions are used.The results demonstrate that glycerol has remarkable effects on the cell viability.The maximum viability of red blood cells is55.3%after pretreatment with40%glycerol solution.The re2 covery of hemoglobin is63.4%.The results provide fundamental information for long term preserva2 tion of RBCs by freeze drying.Osmotic fragility data show that glycerol exerts osmotic protection on RBCs during freeze drying.The levels of superoxide dismutase(SOD)are of no significant difference from that of fresh RBCs.K ey w ords:f reeze dryi ng;red blood cells;glycerol;pre t reat ment 收稿日期:2005-12-20 基金项目:国家自然科学基金资助项目(50376040,50576059);上海市重点学科建设资助项目(P0502);上海市引进海外高层次留学人员专项博士点资金资助项目(20050252002) 作者简介:何 晖(1977-),男,博士研究生. 红细胞保存方法有两种[1]:a.4℃冰箱保存,保存期42d以内.由于保存温度相对较高,该法存在因细菌繁殖导致血液污染的危险以及运输震荡引起溶血的问题;b.-80℃冰冻保存或-196℃深低温保存,保存期3~10a.该方法不便于运输,需要低温冰箱、液氮与杜瓦瓶等容器,操作复杂,使用前需要复温与繁琐的保护剂洗涤,难以满足大规模急救和战时的需要.这些保存方法均未解决目前红细胞保存期限或运输困难等问题,迫切需要寻找一种不受细菌与病毒污染、方便运输的长期保存方法.由于冻干制品在常温下性能稳定、便于运输,冻干保存技术已广泛地应用于生物制品、药品及食品等材料的长期保存[2].作为一种理想的保存方法,红细胞的冻干保存备受人们的关注,但该技术目前仍处于实验阶段.目前的文献大多数是从低温保存的角度研究红细胞冷冻干燥保存,这些研究使用一些常见的低温保护剂,如羟乙基淀粉、海藻糖、蔗糖及葡萄糖等进行初步实验[3~6],同时也观察了冷却速率及玻璃化的作用、干燥条件及残余含水量等对细胞膜的稳定性、蛋白质的活性的影响[7~9].但是,这些实验可重复性差,红细胞回收率均低于50%.红细胞膜是由磷脂双层、镶嵌蛋白及支撑于膜内侧的膜骨架蛋白构成,常用的冻干保护剂,如海藻糖、蔗糖不容易进入细胞膜内对细胞内物质提供保护,这是红细胞冻干保存目前无法成功的主要原因之一.甘油属于渗透型保护剂,已临床应用于红细胞的冰冻保存,而以甘油作红细胞冻干保存的保护剂尚未见成功的报道.对新鲜人体红细胞,本文初步研究了不同浓度甘油条件下红细胞回收率、血红蛋白回收率、红细胞渗透脆性以及超氧化物歧化酶(SOD)活力的变化规律,为红细胞的冻干保存研究提供必需的实验基础.1 实验方法1.1 实验装置冻干保存过程分为预冻结和真空冷冻干燥过程(升华干燥和解吸干燥).预冻结过程在液氮杜瓦瓶中进行;真空冷冻干燥过程则在经改造的冻干机(Freezone2.5型,美国Labconc公司)中进行.如图1所示.该机由真空泵、干燥箱、制冷机和冷阱4大部分组成,采用复叠式制冷循环系统,冷阱温度达到-84℃,抽真空后,冻干样品可以直接在冷阱中进行干燥脱水过程,满足红细胞在一定低温下升华干燥的要求.图1 冻干机装置图Fig.1 Schematic of freeze dryer1.膨胀容器2.低温压缩机3.高温压缩机4.冷凝器5.冷凝蒸发器6.节流阀7.回热器8.真空泵9.冷阱 10.干燥箱1.2 实验材料全血取自健康志愿者静脉血(上海市血液中心提供).于4℃、1500r/min离心10min,弃上清液和白膜层;用4℃的0.9%NaCl溶液洗涤3次,收集红细胞置于4℃冰箱保存备用.使用前用等渗PBS 缓冲液(p H7.2)配制红细胞悬液(压积比40%~50%),计数,遵守无菌操作规则.1.3 主要试剂主要试剂包括聚乙烯毗咯烷酮、海藻糖、胎牛血清、柠檬酸钠(中国医药集团上海化学试剂公司)、复方甘油溶液(包含甘油57.1%、Na2HPO40.2%和KCl0.03%,上海市血液中心提供)和磷酸盐缓冲液(PBS,包含NaCl154mmol/L、KH2PO41.06mmol/ L、Na2HPO445.6mmol/L,p H7.2),实验用水采用二次蒸馏水.1.4 甘油前处理甘油前处理分为添加甘油和去除甘油两个步骤.根据甘油的质量分数w将实验分为3组. a. 0%甘油组(对照组);b.20%甘油组;c.40%甘油组.取红细胞2mL(压积比45%),缓慢滴入复方甘油液(3mL/min),滴至1/2甘油时平衡5min;甘油添加完毕后,于28℃、5%CO2培养箱(Heraeus BB K622型,美国)中平衡30min,离心去除上清液,计数.414 上海理工大学学报2006年第28卷 1.5 预冻结以超滤(使用0.22μm滤膜)过的PBS缓冲液(p H7.2)配制保护液,取前处理后的红细胞与保护液按体积比3∶7混合,保护剂终质量分数为:30%聚乙烯毗咯烷酮、20%海藻糖、15%胎牛血清和10%柠檬酸三钠),充分均匀.各取1mL样品加入安瓿瓶(2.5mL)中,计数(作为冻干前细胞数),检测血红蛋白浓度及相关指标;4℃下平衡20min后,快速置入升降式程序降温仪(本所自制)的样品盘中,以-5℃/min的速率降温至-70℃,在此温度下保持1.5h后快速置入冻干机中.每组实验重复5次.1.6 冻干实验升华干燥依次控制搁板温度-60℃和-35℃,各持续12h;解吸干燥控制搁板温度+20℃,持续10h,真空度低于10Pa.冻干过程结束后,剩余含水量低于3%.将样品放入真空密封袋,并置入干燥皿中保存.1.7 复水红细胞冻干保存后直接用等渗溶液复水,对红细胞有很大的损伤,溶血率高达85%[4],可以采用分步复水使红细胞渗透压逐步恢复至等渗.采用6%NaCl、3%NaCl和0.8%NaCl加2%葡萄糖溶液分步复水后,制备成与冻干保存前同体积的红细胞悬液,计数(作为复水细胞数),检测复水后血红蛋白浓度及相关指标.1.8 检测指标与方法1.8.1 红细胞回收率红细胞冻干保存前后,用自动血细胞分析仪(Beckman Coulter Ac T5diff,美国)计数[5],红细胞回收率a(%)为a=bc×100%(1)式中 b———复水细胞数 c———冻干前细胞数1.8.2 血红蛋白回收率用自动血细胞分析仪检测冻干保存前后血红蛋白浓度,血红蛋白回收率d(%)为d=ef×100%(2)式中 e———复水后细胞血红蛋白浓度 f———冻干前细胞血红蛋白浓度1.8.3 红细胞渗透脆性试验[10]配制不同渗透压的低渗NaCl溶液,在6个盛有4.5mL NaCl溶液试管中分别加入20μL红细胞,静置30min后,2000r/min离心20min,使用分光光度计(UV9100型,日本岛津)在540nm测上清液的光吸收度.以对照样加入0.9%NaCl管的上清液为空白对照(光吸收度为A0),以对照样加入蒸馏水管的上清液为全溶血对照(光吸收度为A100),根据各管上清液的光吸收度A,按式(3)计算红细胞的溶血率H(%),并由此作出冻干前后红细胞溶血率氯化钠质量浓度关系的曲线.H=A-A0A100-A0×100%(3)1.8.4 超氧化物歧化酶(SOD)活力检测用黄嘌呤氧化酶法检测红细胞超氧化物岐化酶(SOD)的活力,按试剂盒(购自南京建成生物工程研究所)的说明书方法操作,酶活力单位用U/g Hb (Hemoglobin,Hb)表示.1.9 统计分析统计学分析实验数据以平均值±标准偏差表示,以Windows Excel2003软件采用t检验比较各组差异.图2 复水后红细胞形态(×400)Fig.2 Micrograph of freeze dried RBCs after rehydration 2 结 果2.1 光学显微镜检查冻干保存过程红细胞一般受到冰晶损伤、溶质损伤和干燥脱水损伤,同时在复水过程中,干燥红细胞也容易受到复水液渗透压的冲击,使细胞膜结构受到损伤.将干燥红细胞依次在不同渗透压的溶液中平衡后,逐渐恢复到等渗状态,可以减小渗透压变化对细胞膜的损伤.从图2可以看出,干燥红细胞复水后经光学显微镜观察,发现红细胞的体积变化不大,结构保持完整,表面均呈凹状,与新鲜红细胞的514 第5期何 晖,等:甘油保护剂对冷冻干燥保存红细胞作用的实验研究 外观特征一致.2.2 不同浓度甘油红细胞回收率的变化不同浓度甘油对红细胞回收率的影响,如图3所示.对照组的红细胞回收率低于35%,与20%甘油组无明显差别(统计误差P>0.05),而40%甘油组的红细胞回收率达到55.3%,明显高于前两组(P<0.01).图3 甘油前处理质量分数与红细胞回收率的关系(0%表示对照组)Fig.3 E ffect of concentrations of glycerol on the viabilityof freeze dried RBCs after rehydration2.3 不同浓度甘油血红蛋白回收率的变化不同浓度甘油对血红蛋白回收率的影响,如图4所示.对照组与20%甘油组无明显差别,而40%甘油组的血红蛋白回收率明显高于20%甘油组(P<0.01),达到63.4%.图4 甘油前处理质量分数与血红蛋白回收率的关系(0%表示对照组)Fig.4 E ffect of concentrations of glycerol on the recoveryof hemoglobin in freeze dried RBCs afterrehydration2.4 不同浓度甘油红细胞渗透脆性的变化复水前后红细胞溶血率氯化钠质量浓度的变化曲线如图5所示.曲线右移,说明某一氯化钠质量浓度ρ下红细胞(RBC)的溶血率上升,RBC的抗渗透破碎能力下降,渗透脆性增加.由图可见,新鲜红细胞与40%甘油组的曲线基本重合,说明40%甘油组的红细胞渗透脆性与新鲜红细胞相比变化不大;对照组与20%甘油组的曲线明显右移,各氯化钠浓度下的溶血率与新鲜红细胞比较有明显差别(P<0.05),说明红细胞渗透脆性增大.图5 甘油前处理浓度对红细胞渗透脆性的影响Fig.5 The osmotic fragility curve of freeze driedRBCs after rehydration2.5 不同浓度甘油超氧化物歧化酶(SOD)活力的变化 不同浓度甘油对超氧化物歧化酶(SOD)活力γ影响,如图6所示.对照组与20%甘油组无明显差别;40%甘油组超氧化物歧化酶(SOD)活力与新鲜红细胞相比无明显差别(P>0.05),明显高于20%甘油组与对照组(P<0.01).图6 甘油对超氧化物歧化酶(SOD)活力的影响(0%表示对照组)Fig.6 E ffect of concentrations of glycerol on activityof SOD in freeze dried RBCs after rehydration3 讨 论自20世纪90年代初,人们开展具有重要现实意义的红细胞冻干保存研究.1999年,Rindler等[7] 614 上海理工大学学报2006年第28卷 报道使用200℃/min以上的冷却速率对红细胞冷冻后于-80℃下真空冷冻干燥,复水后红细胞回收率不超过30%.目的使红细胞溶液形成玻璃态,降低冰晶形成和溶质浓缩对红细胞的损伤,但无法避免快速冷却过程中胞内冰形成对红细胞的损伤.此后的研究认为,红细胞的冻干保存与其低温保存一样,需要在细胞内添加合适的保护剂[11].2001年, Willem等[12]报道用人工方法将海藻糖载入血小板中,冻干保存后血小板的回收率达到85%.2004年,Gyana等[13]研究海藻糖载入红细胞的方法与载入效果,认为海藻糖是适合红细胞冻干保存的胞内保护剂.但由于海藻糖分子量大,不容易透过细胞膜,因此,其应用受到限制.甘油系细胞内冷冻保护剂,分子量小,易于透过细胞膜进入红细胞内.甘油作为冷冻保护剂已广泛应用于红细胞的低温保存,使用40%甘油对红细胞进行冰冻保存取得较好效果[14],本文对甘油作红细胞冻干保存的保护剂进行尝试有一定意义.研究初期尝试直接使用高质量分数(40%)甘油作保护剂,结果解吸干燥阶段出现起泡、融解等不正常现象,复水后大量溶血.此后在预冻结前用甘油对红细胞前处理,以期增加细胞内甘油浓度并降低胞外甘油浓度,有利于冻干过程的正常进行.本文对冻干保存红细胞不仅检测红细胞回收率指标,而且检测了血红蛋白回收率、红细胞渗透脆性与超氧化物歧化酶(SOD)活力3项指标,以期更全面地探讨甘油对冻干保存红细胞功能变化的影响.结果发现,经40%甘油前处理后,红细胞回收率明显提高,达到55.3%,高于目前文献报道的红细胞回收率[7,8],血红蛋白回收率达到63.4%,渗透脆性、超氧化物歧化酶(SOD)活力与新鲜红细胞之间无明显差别.其中,渗透脆性是反映红细胞骨架系统稳定性的重要参数,这一结果表明甘油在冻干过程中对红细胞膜有明显的保护作用.甘油对红细胞的冷冻和干燥保护机制可能为:甘油本身具有较强的亲水特性及氢键形成能力,在细胞内部,甘油可以羟基与水分子结合,减少游离水而抑制冰晶分子的形成,从而减少冰晶分子对细胞的机械性损伤和渗透压改变对细胞的化学损伤[1];同时增加了胞内溶液浓度,在干燥脱水过程中易形成玻璃态的程度;其次利用它们的羟基与水分子结合,在细胞膜外形成一个稳定的水分子层,使细胞膜内的水分在冷冻过程迅速进入过冷状态而不结冰,干燥过程又不易向外转移,保护了细胞的结构.但今后仍需进一步研究其对红细胞的干燥脱水保护机制以及复水过程中红细胞的损伤防护机制,逐步建立一套有效和操作简便的红细胞冻干保存方法,为进一步的红细胞冻干保存研究提供依据.参考文献:[1] 华泽钊,任禾盛.低温生物医学技术[M].北京:科学出版社,1994.[2] 华泽钊.冷冻干燥新技术[M].北京:科学出版社,2005.[3] G OODRICH R 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[13] SA TPA THY G R,ZSOL T T,RACHNA B,et al.Load2ing red blood cells with trehalose:a step towards biostabi2lization[J].Cry obiology,2004,49(2):123-136. [14] MER YMAN H T.Cryoprotective Agents[J].Cryobiol2ogy,1971,8(2):173-183.714 第5期何 晖,等:甘油保护剂对冷冻干燥保存红细胞作用的实验研究 。
器官组织深低温冻存标准
器官组织深低温冻存标准
深低温冻存是通过使用极低的温度(-80℃或-196℃)实现器官、组织、细胞和其他生物材料长期保存的一项基本而重要的技术。
具体的温度标准可能会根据不同的器官或组织而有所差异,以下是部分器官或组织的低温保存标准:
1. 心脏和肺通常保存在2-8℃的低温环境中。
2. 肝脏和肾脏通常保存在0-4℃的环境中。
3. 眼角膜可以在2-8℃的温度下进行保存。
4. 胰腺一般需要保存在0-4℃的低温环境中。
5. 大肠可以在0-4℃的温度下保存。
请注意,这些标准仅供参考,具体的保存温度和条件可能会根据不同的研究或应用而有所差异。
在实际操作中,应遵循相关的专业指南和规范,以确保器官和组织的保存效果和安全性。
甘油预处理对红细胞冷冻干燥保存作用的实验研究
科技报道甘油预处理对红细胞冷冻干燥保存作用的实验研究Ξ何 晖1 刘宝林1 华泽钊1 李 川1 吴正贞1 沈 敏2 陈 颖2(1.上海理工大学低温医学技术研究所 上海 200093; 2.上海安图医院血液检验科 上海 200093)摘 要 探索使用甘油作保护剂提高人体红细胞冷冻干燥保存效果的可能性。
甘油预处理红细胞的目的是增加细胞质浓度,减小细胞的冷冻损伤。
实验分为3组:新鲜对照组、20%甘油组与40%甘油组,冻干保存前后分别检查红细胞相关指标。
结果表明,20%与对照组无显著差别;40%甘油组的冻干细胞回收率与血红蛋白回收率分别维持在冷冻干燥前的55.37±4.26%和53.49±3.85%,非常显著高于对照组(P <0.01);渗透脆性与超氧化物歧化酶(S OD )活性均显著高于对照组(P <0.05),但与新鲜红细胞无显著差异。
研究结果为使用甘油作红细胞的冻干保护剂提供了理论基础。
关键词 热工学;冷冻干燥;红细胞;甘油;预处理Experimental Study on E ffect of Pretreatment with G lycerol upon Freeze -DryingPre servation Quality of Red Blood CellsHe Hui ☆,Liu Baolin ,Hua Zezhao ,Li Chuan ,Wu Zhengzhen ,Shen Min and Chen Y ing☆Shanghai University of Science and Technology ,Shanghai ,200093,ChinaAbstract Pretreatment with glycerol can improve the concentration of cytoplasm of the red blood cells and then en 2hance the po ssibility of glass transition during freeze -drying proce ss.In this re search ,the effects of glycerol on the pre servation of freeze -dried human red blood cells were inve stigated.Three sample s were employed in the experi 2ment with 0%,20%,and 40%glycerol ,re spectively.The re sults show that glycerol has remarkable effects on the cell viability.The maximum viability of red blood cells is 55.3%±4.26%after pretreatment with 40%glycerol solu 2tion.The recovery rate of hemoglobin is 53.49±3.85%,which is significantly higher than that of control sample (0%glycerol ).Osmotic fragility data indicate that glycerol exerts o smotic protection on RBCs during freeze -drying.The levels of superoxide dismutase (SOD )have no significant difference s with that of fre sh RBCs.The re sults provide fun 2damental information for long -term pre servation of RBCs by freeze -drying.K eywords Pyrology ;Freeze -drying ;Red Blood Cells ;G lycerol ;Pre -treatment1 引言目前临床应用的红细胞(RBC )保存方法有两种[1]:1)4℃冰箱保存,保存期六周。
干细胞冻存操作环境要求
干细胞冻存操作环境要求
干细胞冻存是一项重要的科学技术,可以帮助保存和保护珍贵的干细胞资源。
为了确保成功进行干细胞冻存操作,需要提供适合的环境和条件。
以下是对干细胞冻存操作环境的要求。
1. 温度控制:干细胞对温度非常敏感,因此冻存操作需要在恒定的低温环境中进行。
通常,冻存操作应在零下80摄氏度的冷冻器中进行,以确保细胞的长期存活和保存。
2. 无细菌污染:干细胞非常容易受到细菌感染的影响。
因此,在进行冻存操作之前,必须确保操作环境是无菌的。
这包括对实验室工作台面、器具和培养基进行严格的消毒处理,以减少细菌的污染风险。
3. 空气质量控制:空气中的微粒和有害物质对干细胞的存活和功能有很大的影响。
因此,在进行冻存操作时,必须确保操作环境的空气质量良好。
这可以通过使用高效空气过滤器和定期清洁实验室来实现。
4. 湿度控制:适当的湿度对细胞的存活和稳定性也非常重要。
过高或过低的湿度可能导致细胞脱水或溶胀,从而影响其质量。
因此,在进行冻存操作时,需要保持适当的湿度水平,通常在40%至60%之间。
5. 光照控制:干细胞对光照也非常敏感,特别是紫外线。
因此,在进行冻存操作时,需要避免直接暴露在阳光或强光下。
实验室应该有适当的照明设施,以确保光照不会对细胞造成伤害。
干细胞冻存操作需要在严格控制的环境中进行,以确保细胞的存活和质量。
温度、无菌、空气质量、湿度和光照是关键的操作环境要求。
只有在提供了适当的环境和条件下,干细胞冻存操作才能成功进行,有效地保护人类宝贵的干细胞资源。
成人外周血免疫细胞存储pbmc存储条件_解释说明
成人外周血免疫细胞存储pbmc存储条件解释说明1. 引言1.1 概述成人外周血免疫细胞(Peripheral Blood Mononuclear Cells,简称PBMC)是一类重要的免疫细胞种类,包括淋巴细胞、单核细胞和多能干细胞等。
存储PBMC样本并保持其完整性和功能对于后续的实验研究非常关键。
本文将详细探讨成人外周血免疫细胞存储条件,并介绍存储条件对实验结果的影响。
1.2 文章结构本文分为五个主要部分:引言、成人外周血免疫细胞存储条件、PBMC存储条件的关键因素、PBMC存储容器和保存方法的比较以及结论。
在成人外周血免疫细胞存储条件部分,将介绍什么是PBMC存储条件、其重要性以及它对实验结果产生的影响。
接着,在PBMC存储条件的关键因素部分,将讨论温度控制和冷冻速率、冷冻介质的选择和配方以及冷冻管和标签的使用注意事项。
随后,在PBMC存储容器和保存方法的比较中,我们将对使用液氮罐进行长期保存和使用液态氮注射式冷冻器保存PBMC样本的优缺点进行比较,并介绍相应的注意事项。
最后,通过结论部分,将总结回顾PBMC存储条件并提出存在的问题及改进建议。
1.3 目的本文旨在提供科学准确、可靠可行、易于操作的PBMC存储条件,帮助研究人员保存和利用成人外周血免疫细胞样本,以确保后续实验结果的准确性和可重复性。
通过详尽地探讨PBMC存储条件的重要因素和适用方法,希望能为科研工作者提供有关成人外周血免疫细胞存储方面的指导与建议。
同时,在最后一节中,我们还将针对现有存储条件存在的问题提出改进建议,希望能够引起更多学者对该领域的重视并共同推动该领域的进展。
2. 成人外周血免疫细胞存储条件2.1 什么是PBMC存储条件PBMC即成人外周血单个核细胞,是一种重要的免疫细胞类型,它在免疫反应中起着至关重要的作用。
为了确保PBMC的完整性和保存时间,需要遵循特定的存储条件。
PBMC存储条件指的是在收集和分离后将PBMC保存下来的环境设置和技术规范。
4细胞冻存的基础知识
细胞冻存与复苏技术概述细胞培养技术自1907年开创以来,历经一个世纪现已成为自然科学领域不可缺少的研究方法之一。
在细胞培养技术广泛用于科学研究领域的令天,细胞株的冷冻保存和解冻复苏这一基础技术日益得到重视。
低温保存是活体组织保存最常用的方法之一。
冷冻保存一般是指在0—196 oC进行保存,就是将体外培养物悬浮在加有或不加冷冻保护剂的溶液中,以一定的冷冻速率降至零下某一温度,并在此温度下对其长期保存的过程。
主要有-20~-40℃冰箱保存、-60~-80℃深低温冰箱和液氮(一196℃)超低温保存等。
应用方向1. 医学方面近年来干细胞的研究越来越被人们关注,由于它是一种具有自我复制能力的多潜能细胞,在一定条件下,可分化为多种功能细胞。
根据发育阶段和取材来源,干细胞分为胚胎干细胞和成体干细胞两大类。
骨髓和脐血是成体干细胞的主要来源。
骨髓干细胞在骨髓中含量极少,约占骨髓有核细胞的十万分之一,所以要在临床上广泛应用首先必须具备先进的冻存与复苏技术。
而干细胞研究的深入将解决包括癌症等一系列为人们所知的“绝症”。
而“冬眠”技术对医学的发展有着里程碑式的意义。
2. 生物学方面细胞冻存技术是生物学保存物种的重要手段。
在环境遭到史无前例的破坏动物、植被随时可能面临灭绝危险的今天,更是尤为关键,虽然不是治本的方法,但至少可以尽可能的留下那些曾经存在的生命痕迹。
发展历史1. 1776年.Spallanzani最早发表了“冷”处理对“细胞”生命活动影响的报道。
2. 十九世纪中后叶,许多早期的工作者(Prevost,1840;de Quatrefages,1853;Mantegazza,1866;Scheuk,1870)重复研究了低温处理对精子活动的影响,得出了和Spallanzani相似的结论。
即“冷不能杀死精子”。
3. 1900年前后,科学家基本上肯定了生物成份能够在零下温度储存的事实。
4. 二十世纪50年代Luyet等多位学者发现了电解质浓度对储存细胞的损伤作用,他们的基本结论是。
红细胞冷冻干燥保存研究进展
红细胞冷冻干燥保存研究进展随着临床成分输血技术的推广及成熟,红细胞保存方法的研究倍受关注及重视。
目前红细胞的常规保存方法主要有液体保存法(4℃)和深低温保存法(-80℃或-196℃)。
液体保存法(4℃)保存时间短,最长只能有效延续至42天,而且容易受到细菌污染;深低温保存(-80℃或-196℃)可长期保存,但需要昂贵、笨重的低温设备,而且由于保护液中含有甘油等渗透性保护剂,解冻后需要反复洗涤。
而冷冻干燥保存法以其重量大大减轻、便于运输、适合室温保存、易于再水化等优势备受关注。
本文就红细胞保存的相关理论及冷冻干燥法保存红细胞研究的进展及所面临的挑战进行讨论,从而为发展一种安全、简单和有效的红细胞冷冻干燥保存方法提供理论指导。
标签:红细胞保存冷冻干燥红细胞的主要成分是血红蛋白,它是抢救危重失血病人的直接、有效手段。
目前在实际工作中使用红细胞的保存方法虽然都有一定的保存效果,但也存在明显不足,严重限制了常规保存方法在恶劣自然条件或战时条件下的应用[1]。
相比而言,冷冻干燥保存的红细胞具有明显的优势,因此,红细胞冷冻干燥保存技术的研究一旦成功,极大改善特殊状况下血液的供应状况,开创血液供应的新时代。
人们通常把血液保存在液体基质中红细胞会发生一系列的生物化学与结构上的改变称为红细胞损伤[2]。
这些损伤也是影响输血后红细胞生存与功能改变如携氧能力的主要原因。
通常衡量血液是否合格标准,是看输入24h以后,其存活的红细胞能否达到输入量的70% ,如能达到70% 即为合格,而保存这些红细胞的时间称为保存期[3]。
因此,红细胞的存活率是血液保存期的衡量指标。
由于红细胞的成分主要是血红蛋白,血液保存期间,如果红细胞损伤,红细胞膜破裂,血红蛋白即会大量从红细胞内逸出。
因此红细胞变形指数(EI)和平均红细胞体积(MCV)也是反映保存效果的重要指标[4]。
红细胞的冷冻干燥保存过程主要由深低温保存和抽真空干燥两个环节组成,在此过程中红细胞既要经受冷冻的打击,又要受到干燥的损伤,其中后一环节对红细胞损伤占有主要地位[5]。
冻干基本知识
冻干基本知识冻干,是将新鲜的生物组织、器官或细胞冷冻干燥,在真空条件下进行升华脱水,然后在零下100 ℃至120 ℃温度下使其中的水份直接升华为水蒸汽而除去。
因此,冻干食品中的生物大分子结构没有遭到破坏,得到了最大限度的保存。
同时,它也有较多的活性营养成分和微量元素被保留下来,易于人体消化吸收,是一种比较理想的食品保藏方法。
冻干过程不使用任何化学试剂,因此不会造成污染。
冻干食品常见类型有冻干粉、冻干颗粒、冻干片、冻干酱等。
冻干食品是指在0 ℃以下的低温环境中,将预处理好的原料或原料中的某些组分以超低温状态迅速冻结,然后在真空或充氮环境下脱去冰晶形成干燥状态,最终使得干燥后的物质在体积和外观上都发生了变化。
冻干食品以冻结过程中的急剧冷冻作用为特点,由于在冻结过程中,能很快地在冰结晶周围造成冰结晶的“外壳”,并伴随有冰升华,使外层的冰不易脱落,这样就形成了以冰结晶为核心,外围被坚硬的冰壳所包围的冻结食品组织。
冻干食品还具有微孔结构、疏松多孔、含水量高、成分均匀、复水性好、溶解性强、安全无毒、营养丰富、可以满足各种消费者的需求。
我国传统医学早已有利用冰制剂来治疗疾病的记载,现代临床研究证明,冰制剂的作用机理主要是通过影响神经系统功能,从而达到抗菌、止血、解痉、降压、扩张冠状动脉、增加冠脉流量等多种作用,甚至能使植物人复苏,令濒临死亡的人恢复健康。
我们日常生活中的冰箱,利用低温冷冻食品防腐储藏的方法,称之为冻干技术。
冻干食品也称干燥食品,简称干品。
一般认为,当固体食物的水份从10%下降到5%以下时,食物中的细菌就会受到抑制。
干燥食品是指脱去水份的食品,例如糖果、蔬菜、水果等。
把一定量的水(通常50%)和原料(例如果实)混合起来,放入真空容器内抽真空,然后加热到冰点以下的温度,维持一段时间,再将容器密封,放入冰柜或者冷库中进行冷冻,让原料中的水分在真空下急速升华成水蒸气,并因此而除去原料中绝大部分的水分,将原料冷冻干燥而得到的食品。
化学感受态保存
化学感受态保存
化学感受态通常是指微生物细胞对周围环境中化学刺激的感受。
它与细胞的生命活动有关,包括细胞生长、运动、繁殖等。
为了保存化学感受态,可以采取以下几种方法:
1.低温保存:将化学感受态细胞置于-80℃的低温冰箱中保存,可以使其处于
休眠状态,延缓细胞生长和代谢,从而延长细胞的保存时间。
2.加入保护剂:在感受态细胞中加入适当的保护剂,如甘油、DMSO等,可
以增加细胞的稳定性,减少细胞的损伤,延长细胞的保存时间。
3.真空冷冻干燥:将感受态细胞置于真空冷冻干燥机中,通过快速冷冻和干
燥处理,使细胞内的水分蒸发,从而保持细胞的活性和完整性。
这种方法可以长期保存感受态细胞。
血小板保存
血小板保存血小板保存2011年10月06日血小板是血液重要的组成成分,参与机体凝血过程,发挥正常的止血功能,防止损伤后血液丢失,因此血小板输注在临床血液输注中也占有很大比例。
血小板采集主要有2种方法:从全血中分离制备血小板,机器采集献血者血小板(机采血小板)。
2006年8月,卫生部出台《关于限期停止有偿机采血小板的通知》,要求各地献血办不得下达指令性无偿捐献机采血小板的指标,或以发放补贴为由变相有偿机采血小板;为补充无偿机采血小板的不足,各采供血机构要充分利用已经采集的“无偿献血”血液资源,开展手工分离制备血小板工作。
目前,手工分离制备血小板的方法有富含血小板血浆法(PRP 法)和去白膜法(BC法)2种。
由于PRP法分离制备浓缩血小板时,移走富含血小板血浆后的红细胞悬液层含有大量白细胞,这些白细胞会引起诸如发热、过敏等非溶血性输血反应,此外,红细胞悬液层中由血小板和白细胞形成的微聚物也会进一步对受血者造成危害;因此BC法分离血小板的使用越来越广泛。
BC法的原理是:全血首先经重离心后分离白膜层,再将白膜层经轻离心后移走红细胞和白细胞,即得到浓缩血小板。
与PRP法制备的血小板相比,BP法制备的血小板具有白细胞残留量较低、血小板膜表面CD62p的表达率显著降低,以及提高ATP水平和低渗性休克反应能力等优点。
对血小板功能来说,BP 法制备的血小板糖分解率可降低一半,提高氧代谢率,维持二氧化碳水平,使pH保持恒定,尤其适合长期储运。
这可能是由于血小板离心时是隔着红细胞和白细胞的“生理垫”,这样的分离制备过程对血小板的损伤较低,表现为反映血小板激活指标——血小板膜表面糖蛋白分子CD62p的表达率降低。
因此,手工分离血小板,尤其是BC法制备的血小板首先可以使手工采集全血中的血小板得到充分利用,避免资源的浪费;其次,价格低廉,患者容易接受;第三,从全血中分离白膜再获得血小板,可以降低全血保存后微聚物的形成,降低受血者发生肺部、脑部栓塞的危险性,减少非溶血性输血反应的发生。
微生物试题及答案
微生物试题及答案c.生长旺,繁殖快:大肠杆菌每分裂1次时间为12.5-20.0分中,每昼分裂72次,后代4722366500亿万个。
d.习惯强,易变异:某些硫细菌可在250℃甚至300℃高温下生存。
e.分布广,种类多:人体肠道中聚居着100-400种不一致微生物,个数大于100万亿。
试述G+菌与G-菌细胞壁的特点,并说明革兰氏染色的机理及重要意义?2、试述G+菌与G-菌细胞壁的特点,并说明革兰氏染色的机理及重要意义?G-菌细胞壁的特点是厚度较G+菌薄,层次较多,肽聚糖层很薄(仅2-3nm),故机械强度较G+菌弱。
机理:通过结晶紫液初染与碘液媒染后,在细菌的细胞膜内可形成不溶与水的结晶紫与碘的复合物。
G+菌由于其细胞壁较厚,肽聚糖网层次多与交联致密,故遇脱色剂乙醇处理时,因失水而使网孔缩小,再加上它不含类脂,故乙醇的处理不可能溶出缝隙,因此能把结晶紫与碘的复合物牢牢留在壁内,使其保持紫色。
而G-菌因其细胞壁薄,外膜层类脂含量高,肽聚糖层薄与较联度差,遇脱色剂乙醇后,以类脂为主的外膜迅速溶解,这时薄而松散的肽聚糖网不能阻挡结晶紫与碘的复合物的溶出,因此细胞退成无色,这时,再经沙黄等红色染料复染,就使G-菌呈红色,而G+菌仍为紫色。
意义:通过这一染色过程,可把几乎所有细菌分为G+与G-两类,是分离鉴定菌种的重要指标。
同时证明了G+与G-要紧由于其细胞壁化学成分的差异而引起了物理特性(脱色能力)的不一致,正由于这一物理特性的不一致才决定了最终染色反应的不一致试比较G+与G-在一系列生物学特性上的差异。
3、试比较G+与G-在一系列生物学特性上的差异。
比较项目 G+细菌 G-细菌革兰氏染色反应能阻留结晶紫而染成紫色可经脱色而复染成红色肽聚糖厚,层次多薄,通常单层磷壁酸多数含有无外膜无有脂多糖(LPS)无有类脂与脂蛋白含量低(仅抗酸性细菌含有类脂)高鞭毛结构基体上着生两个环基体上着生4个环产毒素以外毒素为主以内毒素为主对机械力的抗性强弱细胞壁抗溶菌酶弱强对青霉素与磺胺敏感不敏感对链霉素、氯霉素、四环素不敏感敏感碱性染料的抑菌作用强弱对阴离子去污剂敏感不敏感对叠氮化钠敏感不敏感对干燥抗性强抗性弱产芽孢有的产不产细胞芽孢有何实践重要性,产芽孢的细菌有哪几类?4、细胞芽孢有何实践重要性,产芽孢的细菌有哪几类?芽孢是某些细菌在其生长发育后期,,在细胞内形成的一个圆形或者椭圆形、壁厚、含水量低、抗屈性强的休眠构造。
低温冷冻
主要项目:低温生理、低温保存、冷冻免 疫和以治疗为目的的低温冷冻疗法。
低温冷冻治疗技术操作简单、设备简便、 安全有效,费用低廉,在世界许多国家得 到了迅速推广和发展。
分类
冷疗法
冷冻疗法
深度冷冻疗法
冷疗法
温度:0℃以上,但比体温低。 作用:通过寒冷刺激引发机体一系列 功能性改变而不引起组织损伤。 常用制冷剂:冰水、冰块、氟利昂、 氢化硅盐酸冷冻剂等。
禁忌证
血栓闭塞性脉管炎,雷诺氏病,冷变态反 应者,致冷血红蛋白尿,对冷过度敏感者, 严重心血管疾病,动脉硬化,严重冻疮、 严重糖尿病患者以及年老、幼儿、体弱等 对冷冻治疗不耐受者。
注意事项
治疗前向病人说明冷冻治疗的正常感觉。 采用贴敷法时,应防止过冷引起组织冻伤; 采用液氮时应注意安全,防止溅及正常组 织和衣物。 冬季应注意非治疗部位的保暖,以防患者 感冒。
冷冻反应及处理
一般全身反应少见,个别患者如出现震颤、头晕、 恶心、面色苍白、出汗等现象,多因过度紧张所致, 经平卧休息或身体其他部位施以温热治疗可很快恢 复。 冷冻治疗达一定深度时,常有痛感耐受,不需处理, 个别因痛而致休克,则需卧床休息并去除制冷物及 全身复温处理即可恢复。 出现局部搔痒荨麻疹时,可能与过敏有关,经对症 处理后可恢复。 冷冻过度或时间过久,局部常可出现水肿及渗出, 严重时有大疱、血疱。轻度只须预防感染。严重者 应严格无菌穿刺抽液,涂1-2%龙胆紫液进行无菌 换药可愈。
设备
根据采用的冷冻方法配备冷冻剂。 治疗时需备有浴桶、浴盆、大毛巾、 冰袋、冰箱等物品。
常用医用制冷剂:
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制冷节论 文之 二人体细胞的低温保存与冷冻干燥华泽钊(上海理工大学 上海200093)【摘 要】 本文阐述了细胞和组织的低温保存和冷冻干燥的意义、现状、以及所研究的技术科学问题。
包括低温损伤与溶液冻结相变的传热传质过程的关系;降温和复温过程的热分析和热控制;低温保存的玻璃化理论;水溶液的非晶态化特性的研究;一些新的技术手段和仪器设备;组织工程化细胞和组织的低温保存;活细胞的冷冻干燥。
【关键词】 低温生物医学技术;低温保存;冷冻干燥;水溶液的非晶态化;组织工程;微胶囊技术1 低温生物学、低温医学与低温医学技术在生物和医学中,“低温”所指的范围可以从稍低于正常体温(37℃)直至低于4K。
从目前实际研究内容和范畴出发,我们认为可以定义低温生物学(Cryobi ol ogy)为研究低温对生物体所产生的影响及其应用的学科。
它包括动植物对寒冷环境的耐性、冻伤及其防治、低温酶学、极地生物学、动物冬眠等;动植物细胞、级织的低温保存和移植;食品、药品的冷藏保存和冷冻干燥;还包括电镜生物样品的低温制备技术等等。
而低温医学(Cryomedicine)可以被定义为研究温度降低对人类生命过程的影响,以及低温技术在人类同病斗争中的应用的学科。
它包括人的冻伤、低温麻醉、低温脑复苏等;人体重要细胞组织、器官的低温保存、移植及临床应用;低体温医疗;利用低温手术器械杀伤异常组织如肿瘤等。
由上述可见,低温生物学和低温医学所研究的内容有很多是共同的,因为人也是生物体。
当然,低温生物学除了研究人以外,还研究其他生物体,特别是有重要意义的动植物;而低温医学则更侧重于临床效果。
两者互相依赖、互相补充,故许多人将它们统一称为低温生物医学。
在低温生物医学中,目前发展最快、影响最大的是细胞和组织的低温保存。
从本质上来说,低温生物学是由于温度这个物理量的变化而引起生物体的影响。
生物体的主要成份是水,被保存的细胞也常是被放置于一定的溶液中降温的。
温度的降低会引起细胞所处的溶液中产生冰晶生长、溶液浓度升高等变化,可能损伤细胞并使之死亡。
上述这些由于温度变化而引起的物理化学变化及其控制,正是物理学家、工程学家、特别是制冷和热科学工作者之擅长。
这年来,一批物理学家、工程学家、特别是工程热物理学家投入了低温生物学的研究,作出很大贡献,并使低温生物医学发展到一个新的阶段。
这阶段的特点就是运用热科学、工程学的理论与新技术,对低温保存和损伤的机理,对低温生物学各方面问题,进行全面深入的研究;形成了生物学、医学和热科学、工程技术相结合的交叉学科,被称为“低温生物医学技术”(Cryobi omedical Techniques)。
2 低温保存与低温损伤211 细胞和组织低温保存的意义人体细胞、组织、器官的同种异体移植,是临床上救治重症病人的重要技术手段。
目前,每年世界上大约有几千万人,我国有几百万病人需要通过组织或器官移植。
据统计,国际上器官供体来源,20%来自活体近亲;80%来自死后捐赠。
供需在时间方面存在着很大的矛盾,即供体的捐赠和受体的临床移植之间存在着时间差,就要求能够实现低温保存。
低温能抑制生物体的生化活动。
生物体内一切新陈代谢过程中的变化,虽因由酶所催化而表现出多种特殊形式,但仍然都服从于某些共同的物理化学规律。
如果按照A rrhenius关系估算温度对化学反应速度的影响。
若一生物体在4℃环境下能存活2小时,那么按理论,它在-40℃下能保存数日,在-80℃下可保存数月,k=A exp(-E a/R T)而在-196℃下可望保存几个世纪。
许多实验已证明,经成功低温保存的细胞和组织在-196℃保存数十年,复温后进行检查,没有发现任何生化和功能上的变异。
有人将红细胞的温度一直降至-272129℃,复温后未见任何变异,这说明低温保存并未发现有温度的下限。
212 生物体极易在降温和复温过程中受损伤而死亡生物体虽能在低温下长期保存,但却极容易在降温和复温过程中受溶液冻结、融化、以及溶液渗透压力变化等因素的作用而损害。
这种低温损伤主要发生在0℃到-60℃这段温度范围内,我们称这个温度范围为“危险温度区”。
为了实现细胞的低温保存,一般均需在溶液中加入一定种类和浓度的低温保护剂(Cryop r otective agents),如甘油、二甲亚砜、甲醇、聚烯吡酮(P VP)、聚乙二醇(PEG)等。
并针对不同的细胞,设计特定的降温程序和复温程序等。
没有上述特定的条件,细胞在降温、复温过程中必然会遭到低温损伤而死亡。
213 防止低温损伤的热学原理在常温下,细胞与其周围的溶液是处于平衡状态;细胞内、外的温度和浓度都是相同的。
亦即,细胞内外处于等温和等渗(渗透压)状态。
在冷却过程中,根据传热的原理,细胞外的溶液先被冷却到溶液的凝固点以下;而对此类富含水的溶液,析出的固相几乎是不含溶质的纯冰,致使胞外的液体溶液的浓度升高。
这样,细胞内外就存在着温度差和浓度差(渗透压);它们分别是传热和传质的驱动力。
对于细胞体积很小、比表面积很大、细胞膜的水渗透率很高、冷却速率很低的传热控制的过程,在冻结过程中细胞过度脱水、严重皱缩;同时细胞在不很低的温度下、在高浓度的溶液中所经历的时间过长。
这些都导致细胞的损伤以至死亡;这种损伤被称为“溶液损伤”,或“溶质损伤”。
反之,对于传质控制的过程,胞内冰的形成和再结晶会对十分精致和脆弱的细胞膜产生损伤,而导致细胞的死亡。
这种损伤被称为“胞内冰损伤”。
数十年来,针对不同的细胞和组织,低温生物学家一直在寻找不同种类和浓度的低温保护剂;寻找不同的合理的降温和复温程序;以求找到一种较合理的、既能防止“胞内冰损伤”,又能避免“溶液损伤”的途径。
亦即在传热与传质过程中寻求一个最合理的控制过程。
214 低温保存的玻璃化理论近年来,人们已逐渐地认识到,凡是成功的低温保存,细胞内的溶液均以非晶体(玻璃态)的形式被固化;在胞内没有晶态的冰出现。
液体被冷却连续地固化成为玻璃体,这个过程被称为玻璃化转变(vitrificati on)。
玻璃化转变是一个非平衡的动力学过程;具有热容量发生突变的特征。
虽然玻璃态是处于亚稳态的固化了的液体,但它的粘度要比一般液体高约1015倍,因此在实用的时间范围内,可以认为是稳定的。
对于不同的体系,要实现液体的玻璃化转化所需的冷却速率相差极大。
如对Si O2,只要10-3K/s的冷却速率就可使200c m厚的材料实现玻璃化;欲实现315c m厚Ge O2材料的玻璃化,只需要0.35K/sec的冷却速率;但对于纯水,即使高达107的冷却速率也很难实现1μm(微米)的玻璃化固体。
生物体都是含水量很高的体系,要实现玻璃化的难度极大。
3 人体细胞和组织低温保存的现况经过数十年的研究,人们已经实现了许多重要细胞和组织的低温保存;但由于组织和器官的极度复杂性,还有大量的重要组织和器官不能成功地低温保存。
这方面的每一进展,都引起学术界的高度重视。
我们多年来在血细胞、皮肤、血管、气管、胰岛组织等低温保存方面取得了很大进展,并在临床上得到应用。
但是总的说来,复杂组织和器官的低温保存问题,并没有完全解决,目前成功的只是部分。
只有进行系统深入的基础研究,才可望能较彻底、较全面的解决问题。
不时有报道,说是有人已经实现整个人体的冷冻复活。
国内有人扬言要筹资20亿来搞所谓:“人体冷冻复活计划。
”有人说是幻想:有人认为是商业炒作。
北京科技报和上海的新民周刊,均曾采访过我。
美国有些机构的确是在进行人体冷冻的实验,但是从来没有活过来的例子,他们要求参加国际低温生物学组织,也没有获得同意。
生物体按照复杂程度分为细胞、组织、器官、人体,按照目前低温生物医学的水平大部分细胞以及部分组织能低温保存,但是心脏之类的器官还未能低温保存。
简单地把人放到-196℃的液氮中就希望能保存,是不现实、不科学的。
真正的科学是有发展规律的,从简单到复杂,简单问题还没有解决,复杂的问题怎么就能解决,不是蛮干就是能实现的,还是要踏踏实实地从基础开始做。
4 冷冻干燥技术及应用冷冻干燥技术(freeze-drying,lyophilizati on)是将富含水物质在低温下冻结;然后在真空条件下,通过对冻干物料的加热,使冰升华;再在真空条件下加热,除去吸附水,得到干的制品。
现代药品大多是热敏性药品,即对温度(主要是高温)比较敏感的药品。
在生产热敏性药品时,为防止由于温度过高而使药品变性,影响产品的质量,目前广泛应用真空冷冻干燥技术。
用这种方法制造的药品的特征是:结构稳定,生物活性基本不变;药物中的易挥发性成份和受热易变性成份损失很少;呈多孔状,药效好;排除了95-99%的水分,能在室温下长期保存。
冷冻干燥主要由以下几个过程组成:1)物料的预处理或制备(p reparati on, p retreat m ent)在对细胞冷冻干燥之前,必须加入一些添加剂,以保证冻干产品效果良好、保持药品的活性和保持细胞的存活。
2)物料的冷却固化过程(freezing,s olidificati on)此过程是将物料充分冷却,不仅要使物料中的自由水完全结成冰;还要使物料中其他部分也完全固化,形成固态的非晶体(玻璃态)。
冷却固化后的物料,实际上是既具有晶态,又具有玻璃态的、坚硬的网状结构。
3)升华干燥(一次干燥)过程(subli m ati on drying,p ri m ary drying)物料中的水分,对冷冻干燥过程的分析而言,可以划分为两类。
一类是在低温下可被冻结成冰的,这部分的水可以称为“自由水”(free water)或“物理截留水”;另一类是在低温下不可被冻结的水分,这部分的水可以被看作是被“束缚”的,称为“结合水”或“束缚水”(bound water)。
对于含水量高的物料,其中“自由水”的含量约点总水分量的90%以上。
4)解吸干燥(二次干燥)过程(des or p ti on drying, secondary drying)在第一阶段干燥结束后,在干燥物料的多孔结构表面和极性基团上还吸附有未被冻结的结合水。
由于吸附的能量很大,因此必须提供较高的温度和足够的热量,才能实现结合水的解吸过程。
但温度又不能过高,否则会造成药品过热而变性。
解吸干燥,又称二次干燥,是在较高温度下加热,使物料中被吸附的部分“束缚水”解吸,变成“自由”的液态水,再吸热蒸发成水蒸汽。
在冷却固化过程、升华干燥和解吸干燥过程中,物料的温度和含水量的变化如图1所示。
5)封装和储存(conditi oning-packing andst orage)经二次干燥后,要进行封装和储存。
在干燥状态下,如果不与空气中的氧气和水蒸汽相接触,冻干药品可以长时间贮存。
待需要使用时,再将其复水(rehydrati on)。