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基本信息

項(xiàng)目名稱：
大鼠皮膚的冷凍干燥保存
小類：
能源化工
簡介：
在目前移植醫(yī)學(xué)界，供體器官的保存和運(yùn)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(nèi)的變化得到用海藻糖進(jìn)行干燥保護(hù)的設(shè)計(jì)。 論文進(jìn)行了海藻糖載入條件的研究，進(jìn)行了一系列的體外體內(nèi)檢測，做出了新的保存方法的探索。
詳細(xì)介紹：
目前研究主要集中于研制保存效果好、保存時(shí)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(duì)肝臟、胰腺保存不超過24 h，心臟保存不超過8 h，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足建立器官庫的要求。 本實(shí)驗(yàn)提出的器官和組織的冷凍干燥保存是將負(fù)載保護(hù)劑的器官和組織在低溫下凍結(jié)，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(shù)。干燥的器官和組織能夠長時(shí)間穩(wěn)定保存，并且在復(fù)水后恢復(fù)活性，大大減少儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)牟槐?，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(xué)價(jià)值和應(yīng)用價(jià)值。應(yīng)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(xiàn)器官和組織保存起來，當(dāng)有配型相符的患者時(shí)再進(jìn)行水化復(fù)蘇、移植，從而有效利用器官和組織資源，對(duì)器官和組織的移植意義非常重大。

作品圖片

  • 大鼠皮膚的冷凍干燥保存
  • 大鼠皮膚的冷凍干燥保存

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(hù)劑，優(yōu)化其載入大鼠皮膚的條件，冷凍干燥負(fù)載后皮膚并進(jìn)行體內(nèi)、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(fù)載海藻糖的方法，即通過對(duì)培養(yǎng)液中海藻糖濃度、培養(yǎng)時(shí)間和溫度的控制，優(yōu)化出最佳條件；然后將負(fù)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(jìn)行移植試驗(yàn)。

科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處

海藻糖已被證明是生物體抵抗干燥損傷的關(guān)鍵因素，在Nature Biotechnology，Reproduction等雜志生已發(fā)表用海藻糖進(jìn)行動(dòng)物細(xì)胞干燥保存的相關(guān)文章。因此本論文的設(shè)計(jì)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(guān)報(bào)道。 目前器官和組織的保存時(shí)間短，會(huì)產(chǎn)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(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)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(shí)間和保存效果都遠(yuǎn)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(zèng)器官和組織的作用，對(duì)于組織工程產(chǎn)品的推廣應(yīng)用也將起到促進(jìn)作用；而干燥狀態(tài)下的器官和組織便于保存和運(yùn)輸，經(jīng)過水化處理復(fù)蘇后可以迅速恢復(fù)活力，方便用于移植。 因此，冷凍干燥保存方法的成功，對(duì)于器官和組織移植、組織修復(fù)和再生等領(lǐng)域，具有重要意義。

學(xué)術(shù)論文摘要

研究表明DMSO可作為細(xì)胞程序降溫和冷凍過程的冷凍保護(hù)劑，同時(shí)海藻糖在生物有機(jī)體內(nèi)積累可使其具備干燥耐受性。本項(xiàng)研究將海藻糖負(fù)載于皮膚組織中作為干燥保護(hù)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(fù)載海藻糖的方法，即通過對(duì)培養(yǎng)液中海藻糖濃度、培養(yǎng)時(shí)間和溫度的控制，優(yōu)化出負(fù)載的最佳條件；然后將負(fù)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(jìn)行移植試驗(yàn)。結(jié)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(shí)皮膚獲得最大海藻糖載入量。負(fù)載海藻糖的皮膚冷凍干燥組織經(jīng)MTT活性檢測仍保持30%的活性，其自體移植后有效保存時(shí)間可長達(dá)10天左右。因此負(fù)載海藻糖能在大鼠皮膚冷凍干燥保存中起到保護(hù)作用，也為研究器官和組織的冷凍干燥保存提供了一個(gè)新方法。

獲獎(jiǎng)情況

本論文于09年1月被《中國組織工程研究和臨床康復(fù)》雜志接受

鑒定結(jié)果

參考文獻(xiàn)

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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(shí)間長的器官灌注、保存液方面，現(xiàn)有的方法對(duì)大多數(shù)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(xì)胞的保存。但對(duì)于大塊器官和組織，復(fù)溫過程中的重結(jié)晶對(duì)組織產(chǎn)生有害的冰晶損傷。 近年來，海藻糖（trehalose）成為研究的熱點(diǎn)。越來越多的研究發(fā)現(xiàn)，海藻糖對(duì)干燥狀態(tài)下的生物體具有保護(hù)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(fù)蘇，甚至在干燥保存80年后，給一點(diǎn)水分仍能恢復(fù)生機(jī)，還有搖蚊等。而這些生物在干燥狀態(tài)下的一個(gè)明顯變化是體內(nèi)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(gè)葡萄糖分子以α,α,1,1-糖苷鍵構(gòu)成的非還原性糖，性質(zhì)非常穩(wěn)定，并對(duì)多種生物活性物質(zhì)具有保護(hù)作用。海藻糖可以增強(qiáng)細(xì)胞干燥耐受性的機(jī)理，目前主要有兩種假說。一種稱“水替代”學(xué)說，另一種稱“玻璃態(tài)”學(xué)說。 哺乳動(dòng)物細(xì)胞不含海藻糖，對(duì)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(gè)月，加入培養(yǎng)液復(fù)蘇，復(fù)蘇率達(dá)90%以上，而且保持其原有的形態(tài)與功能不變；對(duì)照組無海藻糖孵育，血小板復(fù)蘇時(shí)溶解、聚集成團(tuán)，失去應(yīng)用價(jià)值。Bode等進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)凍干復(fù)水的人血小板的灌注1h后的止血時(shí)間與新鮮的人血小板1h的止血時(shí)間無統(tǒng)計(jì)學(xué)上的差別。說明海藻糖在具有簡單結(jié)構(gòu)的動(dòng)物細(xì)胞血小板中起到了明顯的保護(hù)作用。 Satpathy等將紅細(xì)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(yīng)。 Stephen L等將BMSC在50mM海藻糖和3%冷凍保護(hù)劑的DMEM中37℃下孵育24h后，將其干燥、真空保存并裝船運(yùn)輸，耗時(shí)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(nèi)楊鵬飛，楊宏偉等也分別進(jìn)行了人體骨髓基質(zhì)干細(xì)胞和角膜內(nèi)皮細(xì)胞的冷凍干燥保存。說明海藻糖增強(qiáng)細(xì)胞干燥耐受性的作用，在復(fù)雜的真核細(xì)胞中同樣可以實(shí)現(xiàn)。
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