臍帶血干細(xì)胞低溫保存的理論和實驗研究.pdf

1、生物材料的低溫保存在國民經(jīng)濟的多個行業(yè)有重要應(yīng)用,如何最大程度地避免冷凍和復(fù)溫過程中的損傷、實現(xiàn)更大體積生物材料的保存是人們長期以來所追求的目標(biāo).將熱力學(xué)和傳熱傳質(zhì)學(xué)應(yīng)用于低溫保存領(lǐng)域,對低溫保存的各個環(huán)節(jié)進行深入分析,將有助于低溫保存方案的設(shè)計和優(yōu)化.該論文以臍帶血干細(xì)胞為保存對象,進行了以下理論和實驗研究工作:1建立了懸浮細(xì)胞滲透特性測試裝置,該裝置的主體為滲透腔,既可測量細(xì)胞的靜態(tài)滲透性能,又可測量細(xì)胞的動態(tài)變化.2對低溫保護劑加

2、入和取出過程進行了理論研究.基于描述水和低溫保護劑進出細(xì)胞的兩參數(shù)模型,該文得到了在一種低溫保護情形下,加入和取出過程中細(xì)胞體積和細(xì)胞內(nèi)水體積極值的分析解,并對Katkov提供的近似解的誤差原因和適用條件進行了討論.3建立了一套低溫顯微鏡系統(tǒng),該系統(tǒng)采用物鏡放大倍率為40的倒置式顯微鏡,低溫環(huán)境出冷氮氣提供,通過控制冷氮氣的流量和鍍膜玻璃的加熱量來調(diào)節(jié)被冷卻樣品的溫度,冷卻過程中的細(xì)胞圖象通過攝像頭獲取,整個系統(tǒng)的溫度記錄和控制、圖象的

3、采集和存儲都由一臺計算機自動完成.4應(yīng)用低溫顯微鏡,對臍帶血干細(xì)胞的結(jié)冰性能進行了測量.5建立了細(xì)胞冷凍過程的數(shù)學(xué)模型,該模型包括描述水和低溫保護劑輸運的方程、描述胞內(nèi)冰晶形成的方程和描述冰晶生長的方程.6制作了升降式降溫儀,應(yīng)用該設(shè)備對臍帶血干細(xì)胞的冷凍保存進行了實驗研究.7該文的數(shù)學(xué)模型較好地解釋了實驗中冷卻速率對細(xì)胞存活率的影響.根據(jù)胞內(nèi)冰晶形成概率小于5﹪前提下冷凍時間最短的優(yōu)化策略,理論上的最佳冷卻速率在10.8℃/min左右