基本信息
- 項目名稱：
- 大鼠皮膚的冷凍干燥保存
- 小類：
- 能源化工
- 大類：
- 自然科學類學術論文
- 簡介：
- 在目前移植醫(yī)學界，供體器官的保存和運輸是亟待解決的問題之一，需要更有效、便捷的保存方法。 本論文通過自然界隱生生物在干燥狀態(tài)下體內的變化得到用海藻糖進行干燥保護的設計。 論文進行了海藻糖載入條件的研究，進行了一系列的體外體內檢測，做出了新的保存方法的探索。
- 詳細介紹：
- 目前研究主要集中于研制保存效果好、保存時間長的器官灌注、保存液（4℃保存）方面，雖然取得了大量成果，但現(xiàn)有的方法對肝臟、胰腺保存不超過24 h，心臟保存不超過8 h，遠遠不能滿足建立器官庫的要求。 本實驗提出的器官和組織的冷凍干燥保存是將負載保護劑的器官和組織在低溫下凍結，然后在真空低溫條件下使其中的水分直接升華而成為干燥狀態(tài)的一種技術。干燥的器官和組織能夠長時間穩(wěn)定保存，并且在復水后恢復活性，大大減少儲存和運輸的不便，為器官和組織的保存提供了一種全新的方法，具有重大的科學價值和應用價值。應用干燥保存，即使出現(xiàn)HLA配型不符的情況，我們也可以將捐獻器官和組織保存起來，當有配型相符的患者時再進行水化復蘇、移植，從而有效利用器官和組織資源，對器官和組織的移植意義非常重大。
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作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 目的：用海藻糖作為皮膚的干燥保護劑，優(yōu)化其載入大鼠皮膚的條件，冷凍干燥負載后皮膚并進行體內、體外檢測，探索皮膚的冷凍干燥保存的新方法。 基本思路：首先研究大鼠皮膚負載海藻糖的方法，即通過對培養(yǎng)液中海藻糖濃度、培養(yǎng)時間和溫度的控制，優(yōu)化出最佳條件；然后將負載海藻糖的皮膚冷凍干燥再保存；最后將干燥保存的皮膚水化，觀察其組織形態(tài)，檢測組織活性，并進行移植試驗。
科學性、先進性及獨特之處
- 海藻糖已被證明是生物體抵抗干燥損傷的關鍵因素，在Nature Biotechnology，Reproduction等雜志生已發(fā)表用海藻糖進行動物細胞干燥保存的相關文章。因此本論文的設計在理論上是可行的。 研究將冷凍干燥保存的概念引人器官和組織的保存中，未見有相關報道。 目前器官和組織的保存時間短，會產生冰晶損傷。本論文提出的冷凍干燥保存避免冰晶損傷，具新的思路。
應用價值和現(xiàn)實意義
- 目前器官和組織的保存是移植界的一大難題，其保存時間和保存效果都遠不能滿足移植的需求。 本文研究的冷凍干燥保存方法不但有利于節(jié)省資源，最大程度的發(fā)揮捐贈器官和組織的作用，對于組織工程產品的推廣應用也將起到促進作用；而干燥狀態(tài)下的器官和組織便于保存和運輸，經過水化處理復蘇后可以迅速恢復活力，方便用于移植。 因此，冷凍干燥保存方法的成功，對于器官和組織移植、組織修復和再生等領域，具有重要意義。
學術論文摘要
- 研究表明DMSO可作為細胞程序降溫和冷凍過程的冷凍保護劑，同時海藻糖在生物有機體內積累可使其具備干燥耐受性。本項研究將海藻糖負載于皮膚組織中作為干燥保護劑，輔以DMSO，探索皮膚組織的冷凍干燥保存的新方法。首先研究大鼠皮膚負載海藻糖的方法，即通過對培養(yǎng)液中海藻糖濃度、培養(yǎng)時間和溫度的控制，優(yōu)化出負載的最佳條件；然后將負載海藻糖的皮膚冷凍干燥再保存；最后將皮膚水化，在顯微鏡下觀察其組織形態(tài)，用MTT法檢測組織活性，并進行移植試驗。結果表明將大鼠皮膚在37℃，含800mM的海藻糖的培養(yǎng)液中孵育7h時皮膚獲得最大海藻糖載入量。負載海藻糖的皮膚冷凍干燥組織經MTT活性檢測仍保持30%的活性，其自體移植后有效保存時間可長達10天左右。因此負載海藻糖能在大鼠皮膚冷凍干燥保存中起到保護作用，也為研究器官和組織的冷凍干燥保存提供了一個新方法。
獲獎情況
- 本論文于09年1月被《中國組織工程研究和臨床康復》雜志接受
鑒定結果
參考文獻
- 1．Bode AP, Fischer TH.Lyophilized platelets: fifty years in the making.Artif Cells Blood Substit Immobil Biotechnol. 2007;35(1):125-33. 2．Wolkers W F, Tablin F,Crowe J H. From anhydrobiosis to freeze-drying of eukaryotic cells. Comp Biochem Physiol A Mol Integr Physiol. 2002;131: 535-543. 3．楊鵬飛，程啟康，王欣等人體骨髓基質干細胞冷凍干燥的探索性實驗。制冷學報。2005；26：19-23。 4．Gordon S L, Oppenheimer S R, Mackay A M, Brunnabend J, Puhlev I,Levine F. Recovery of human mesenchymal stem cells following dehydration and rehydration. Cryobiology. 2001;43: 182-87. 5． Castagnoli C， Alotto D， Cambieri I， Casimiri R， Aluffi M， Stella M， Alasia S.T， Magliacani G. Evaluation of donor skin viability: fresh and cryopreserved skin using tetrazolioum salt assay. Burns. 2003;29: 759.
同類課題研究水平概述
- 目前器官保存研究主要集中在研制保存效果好、保存時間長的器官灌注、保存液方面，現(xiàn)有的方法對大多數器官的保存都不超過24h。深低溫冷凍保存的方法，已廣泛用于細胞的保存。但對于大塊器官和組織，復溫過程中的重結晶對組織產生有害的冰晶損傷。 近年來，海藻糖（trehalose）成為研究的熱點。越來越多的研究發(fā)現(xiàn)，海藻糖對干燥狀態(tài)下的生物體具有保護作用。自然界中的酵母片和發(fā)面用酵母粉中的酵母均為活酵母，生活在苔蘚表面的水熊，常常處于干枯狀態(tài)，一旦得到水分，又重新復蘇，甚至在干燥保存80年后，給一點水分仍能恢復生機，還有搖蚊等。而這些生物在干燥狀態(tài)下的一個明顯變化是體內海藻糖迅速增加，在生物干燥耐受性中其重要作用。 海藻糖（trehalose）是一種由兩個葡萄糖分子以α,α,1,1-糖苷鍵構成的非還原性糖，性質非常穩(wěn)定，并對多種生物活性物質具有保護作用。海藻糖可以增強細胞干燥耐受性的機理，目前主要有兩種假說。一種稱“水替代”學說，另一種稱“玻璃態(tài)”學說。 哺乳動物細胞不含海藻糖，對于干燥的耐受性也要低得多。有研究將血小板于含有海藻糖的培養(yǎng)液在37℃孵育4h，冷凍干燥后在室溫、真空條件下保存7個月，加入培養(yǎng)液復蘇，復蘇率達90%以上，而且保持其原有的形態(tài)與功能不變；對照組無海藻糖孵育，血小板復蘇時溶解、聚集成團，失去應用價值。Bode等進一步研究發(fā)現(xiàn)凍干復水的人血小板的灌注1h后的止血時間與新鮮的人血小板1h的止血時間無統(tǒng)計學上的差別。說明海藻糖在具有簡單結構的動物細胞血小板中起到了明顯的保護作用。 Satpathy等將紅細胞在800mM海藻糖培養(yǎng)液中37℃孵育7h，載入海藻糖，一定條件下回輸未見臨床不良反應。 Stephen L等將BMSC在50mM海藻糖和3%冷凍保護劑的DMEM中37℃下孵育24h后，將其干燥、真空保存并裝船運輸，耗時24h，環(huán)境溫度變化為-1℃至18℃，BMSC仍保持其活力和基本功能不變。 國內楊鵬飛，楊宏偉等也分別進行了人體骨髓基質干細胞和角膜內皮細胞的冷凍干燥保存。說明海藻糖增強細胞干燥耐受性的作用，在復雜的真核細胞中同樣可以實現(xiàn)。
