微液滴自然蒸发加载低温保护剂的细胞渗透特性与损伤评估

本文提出了一种微液滴自然蒸发加载低温保护剂的方法,借助图像处理技术,结合细胞渗透模型与损伤模型进行理论分析,系统研究了初始体积和初始浓度对微液滴自然蒸发加载低温保护剂过程的细胞渗透特性与损伤的影响,并与传统低温保护剂加载方法(一步加载、两步加载)进行对比。研究结果表明:微液滴的初始体积越小,蒸发速率越快,低温保护剂更易达到目标浓度,能够有效缩短加载时间(1μL相比5μL缩短4907 s);随着低温保护剂初始浓度的降低,加载时间逐渐增长(0.5 M和2.5 M分别为2460、1346 s),但造成的细胞体积变化极值显著减小(0.5 M和2.5 M分别为初始体积的14%和43%),累积毒性损伤也会显著降低(0.5 M和2.5 M分别为23.05、47.53);微液滴自然蒸发加载相比传统加载方法可显著提高细胞存活率与细胞增殖能力(P<0.05),其细胞存活率为96.73%±0.54%,比一步加载提升16%,且培养48 h的细胞贴壁情况显著优于两步加载。表明该新方法能够简化低温保护剂加载流程,并能有效降低细胞损伤。

用于3种食源性致病菌核酸提取的微流控芯片制备

基于固相萃取原理中磁珠核酸提取法,设计了一种可适用于多种食源性致病菌DNA提取的微流控芯片。芯片主要包含裂解腔、清洗腔、洗脱腔、抽气孔、通气孔、气动阀、毛细管阀等结构,可以完成食源性致病菌核酸提取、纯化及顺序加载等操作。为了提高核酸提取质量浓度,对芯片通道的亲水处理时间及核酸提取过程中的孵育时间、磁珠混合次数及洗脱时间进行了优化。结果显示,孵育时间为9 min、磁珠混合次数为9次、洗脱时间为20 min时,芯片上提取大肠杆菌、沙门氏菌和单增李斯特氏菌的核酸质量浓度高,能够进行PCR扩增及凝胶电泳检测。此方法具有试剂消耗少、污染概率低等优势,并为核酸提取及扩增一体化芯片研制提供支持。

压力参数对喷雾冷却换热特性影响的研究

以蒸馏水为冷却循环工质设计了一套封闭式喷雾冷却换热实验测试装置,探究了进口压力和系统压力对光滑表面进行喷雾冷却换热特性的影响。结果表明:当喷嘴进口压力增大时,液滴的出口速度和液滴数密度增大,喷雾冷却换热能力增强,表面平均温度也同时降低;此外,与常压喷雾冷却系统相比,保持热源功率不变,降低系统压力时,系统的热流密度和换热系数都有较大幅度提升,而表面平均温度则大幅下降,且表面温度不均匀性得到明显改善,系统压力从101 k Pa下降为10 k Pa时,表面最大温差从12.8℃降低到5.7℃。

用于1型糖尿病细胞治疗的胰岛低温保存进展

近年来,1型糖尿病细胞治疗技术发展迅速,但供体胰岛的缺乏及供体与受体在时间和空间上的不匹配限制了其在临床上的应用。低温保存技术可以解决该限制,但经传统低温保存方法保存的胰岛存活率和功能性均较差,难以达到临床应用的标准。本文对胰岛低温保存原理及低温保存过程中造成胰岛损伤的因素进行了分类归纳,从冰晶损伤抑制、保护剂损伤抑制和缺氧损伤抑制三个方面综述了近些年来胰岛低温保存技术的发展。由于材料科学、分子生物学、低温生物学等交叉学科研究的发展,诸多新材料新方法应用于胰岛保存领域,使低温保存后胰岛的质量得到进一步提升。但目前仍缺乏可以大量高质量低温保存胰岛的方法,有关新技术新材料对于胰岛低温保存的保护作用机理及潜在的不利影响的研究尚不够深入。在后续研究中,新材料、新技术特别是高通量保存技术的开发以及对低温损伤机理的研究仍然是胰岛低温保存领域的主要任务。

聚两性电解质作冷冻保护剂的应用及进展

本文介绍了一种新型冷冻保护剂(聚两性电解质),汇总了聚两性电解质的分类以及常用的合成方法,总结了聚两性电解质冷冻保护机制的假说,即冰重结晶抑制假说、与细胞膜相互作用假说和围绕细胞周围形成缓冲区域假说,归纳了以不同前体制备的聚两性电解质作为大分子冷冻保护剂在生物样本低温保存中的应用情况。结果表明:聚两性电解质的冷冻保护效果与其正负电荷比例、分子量及疏水性基团浓度有关,将其直接使用或与少量传统冷冻保护剂结合使用,可将生物样本的存活率提高至90%以上,充分发挥出其低毒、高效的保存优势。此外,聚两性电解质还可以制备成水凝胶,作为冷冻保护载体,用于细胞等生物样品的封装后保存,可进一步提高生物样品的冷冻保护效果,展现出良好的应用前景。

生物样本库建设中的低温生物学

生物样本库作为精准医疗、动植物优良育种以及生物安全的重要基石,已经取得了长足进步,但高质量生物样本库建设的需求愈发迫切.低温是实现活性生物样本高质量保存的重要技术手段,而低温生物学在生物样本活库建设应用中仍面临着诸多挑战,例如多层级低温损伤机制、低毒绿色低温保护剂开发、玻璃化保存工艺优化、复温损伤避免以及自动化低温存储技术等.这就亟需临床医学、细胞生物学、动植物学、微生物学与低温生物学等多学科融合来突破现有瓶颈,为生物样本资源的高质量保藏和应用提供重要保障.