真空低温纳米生物保存技术

低温保存技术能够延长生物材料的保存时间,在生物医学领域有着广泛应用。经过数十年的发展,已经成功实现了细胞、胚胎等小尺寸生物材料的低温保存,但对器官等复杂组织而言,传统低温保存技术仍然面临许多挑战。真空及纳米技术的应用有望解决这些难题。利用真空及纳米技术对冰晶的成核与结晶过程进行调控,能够提升过冷系统的稳定性,优化大体积玻璃态生物材料的复温过程,从而提升器官等复杂组织的低温保存效果。本文将聚焦于真空及纳米技术在过冷保存及无冰晶的玻璃化保存中的应用,分别从基本原理、研究进展、发展趋势等方面展开论述。

相变蓄冷式双温区城市宅配保温箱的研制及测试

目的为了减少保温箱的冷量损耗,且能够将多种生鲜产品共同贮藏,设计一种相变蓄冷式双温区保温箱。方法保温箱内设有冷藏区和微冻区,通过热负荷计算得出各区域所需蓄冷剂用量,并利用数值模拟和试验验证等2种方法来研究保温箱的保温效果,最后将试验数据与模拟数据进行对比,验证理论计算和数值模拟的可靠性。结果蓄冷板放置在保温箱顶部时,保温箱箱体中部的温度最高,顶部的温度最低,温度场虽有分布不均的情况出现,但两区域总体温度在2 h内趋于稳定,并分别维持在适宜生鲜产品保存的温度区间(1～4℃和-10～0.5℃)。结论所设计的保温箱可以有效维持保鲜温度,并满足多种生鲜产品共同贮藏的设计要求。

纳米磁热复温玻璃化低温保存大鼠肾脏的研究

纳米磁热复温有望解决器官玻璃化低温保存复温的难题。本文测试了氧化铁纳米颗粒在VS55低温保护剂溶液中的胶体稳定性及磁热性能。结果表明,纳米颗粒VS55溶液分散体系即使在玻璃化冷冻磁热复温后,仍在较长时间内保持胶体稳定,且磁热性能随交变磁场电流、纳米颗粒浓度的增加而提升。磁共振成像结果显示通过灌注能够基本实现纳米颗粒在大鼠肾脏组织中的均匀分布与完全洗脱。肾脏总体结构在玻璃化冷冻磁热复温后保持完整,但磁共振成像显示其内部血管网络可能受到一定程度的损伤。研究结果说明,通过进一步提升磁场强度或纳米颗粒的磁热性能,优化灌注加载流程,有望实现更加快速均匀的复温,从而在不久的将来解决器官玻璃化保存的复温难题。

基于CT图像低温保护剂在大鼠肾脏中扩散特性的研究

低温保护剂(CPA)被广泛应用于生物组织材料的低温保存,而评估低温保护剂在生物组织中加载的均匀性是生物组织冷冻保存的关键问题之一。本文以大鼠肾脏为研究对象,采用计算机断层扫描成像(CT)研究了不同浓度Vs55在不同温度下肾脏渗透的传质特性,并结合相关理论研究其有效扩散系数(Deff)。结果表明:加载浓度越高,扩散速率越快;Vs55渗透摩尔浓度为8.4 mol/L,加载温度为4、22、37℃时,扩散速率分别为1.77×10^-6、2.94×10^-6、3.93×10^-6 cm^2/s。同时,建立了Vs55在肾脏中的扩散模型并验证扩散速率的有效性,决定系数(R2)和平均相对偏差(MRE)的范围分别为0.960~0.993和3.07%~6.74%。