工程師開(kāi)發(fā)一個(gè)數學(xué)模型來(lái)模擬在冷凍保護劑存在下的冷凍過(guò)程，并確定一種使損傷**小化的方法液氮罐，用于供應低溫冷凍箱CORVALLIS，Ore。 -俄勒岡州立大學(xué)工程學(xué)院的研究人員發(fā)現了一種新的“玻璃化”方法，即無(wú)冰凍低溫保存，**終可以更廣泛地使用極冷以保存組織，甚**器官用于以后使用。液氮罐

研究結果在11月25日在PLOS ONE上公布，由國家科學(xué)基金會(huì )支持。

OSU化學(xué)，生物和環(huán)境工程學(xué)院副教授，醫學(xué)生物處理專(zhuān)家Adam Higgins說(shuō)：“這可能是保護更復雜組織和結構的重要一步。

冷凍保存已經(jīng)在更簡(jiǎn)單的應用中廣泛使用，例如保存精液，血液，胚胎，植物種子和一些其他生物應用。但是，它經(jīng)常受到水凍結時(shí)發(fā)生的結晶的約束，這可能損壞或破壞組織和細胞，Higgins說(shuō)。這類(lèi)似于當一些食品存儲在冷凍箱中時(shí)發(fā)生的情況，并且當解凍時(shí)損失它們的大部分質(zhì)地。

為了解決這個(gè)問(wèn)題，研究人員已經(jīng)使用各種類(lèi)型的冷凍保護劑，幫助減少冷凍過(guò)程中的細胞損傷，其中之一是乙二醇，同樣的化合物常用于汽車(chē)散熱器，以防止凍結。

Higgins說(shuō)，一個(gè)問(wèn)題是，許多這些冷凍保護劑是有毒的，可以損害或殺死他們試圖保護的非常細胞免受極寒的力量。

在新的OSU研究中，工程師開(kāi)發(fā)了一個(gè)數學(xué)模型來(lái)模擬在冷凍保護劑存在下的冷凍過(guò)程，并確定了一種**小化損傷的方法。他們發(fā)現，如果細胞**初暴露于低濃度的冷凍保護劑并且允許細胞溶脹的時(shí)間，則可以在快速加入高濃度的冷凍保護劑之后將樣品玻璃化。**終結果是總體毒性小得多，Higgins說(shuō)。

研究表明，玻璃化后的健康細胞存活率從常規方法的約10％增加到新的優(yōu)化程序的80％以上。

“玻璃化**大的單個(gè)問(wèn)題和限制因素是冷凍保護劑毒性，這有助于解決這個(gè)問(wèn)題，”希金斯說(shuō)。“該模型還應該幫助我們識別較少毒性的冷凍保護劑，并**終打開(kāi)更復雜的組織和可能完整的器官玻璃化的大門(mén)。

如果這是可能的，玻璃化的更多應用是可行的，特別是在組織再生的快速發(fā)展領(lǐng)域中取得進(jìn)展，其中干細胞可用于生長(cháng)新組織或甚**器官。

組織可以少量制備，然后儲存，直到移植需要?？梢猿Ｒ幈４嬗糜谝浦驳钠鞴?，直到發(fā)現其使用的免疫匹配。在概念上，一個(gè)人甚**可以從自己的干細胞生長(cháng)一個(gè)備用的心臟或肝臟，并通??過(guò)玻璃化保存它，以防萬(wàn)一有需要，希金斯說(shuō)。

重要的應用也可能在新藥開(kāi)發(fā)中找到。

現在使用傳統的細胞培養系統或動(dòng)物模型進(jìn)行藥物測試，其在許多情況下不能準確預測藥物在人體中的作用。為了解決這個(gè)問(wèn)題，研究人員正在開(kāi)發(fā)“ 器官在芯片 ”或微流控室，包含人類(lèi)細胞培養條件下模擬本機組織或器官。

這些新的“芯片上器官”系統可能能夠更準確地預測人類(lèi)中的藥物反應，但是為了部署它們，細胞必須保存在長(cháng)期儲存中。新的研究可以幫助解決這一問(wèn)題，使其可以將系統存儲在玻璃化狀態(tài)。液氮罐