專(zhuān)利名稱(chēng)：一種對(duì)生物材料實(shí)施快速預(yù)脫水的冷凍保存方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生物材料的冷凍保存的方法，特別涉及一種對(duì)生物材料實(shí)施快速預(yù)脫水冷凍保存的方法；該方法能大大減少生物材料在冷凍保存時(shí)降溫及復(fù)溫過(guò)程中冰晶的生成，從而有效的提高生物材料冷凍保存后的活性。
背景技術(shù)：
低溫生物學(xué)是近年來(lái)新興并得到迅猛發(fā)展的交叉學(xué)科，隨著研究的深入，其在各行各業(yè)的應(yīng)用引人注目。醫(yī)學(xué)方面，冷凍保存醫(yī)用生物材料并進(jìn)行移植是當(dāng)前低溫醫(yī)學(xué)中最活躍的領(lǐng)域之一。醫(yī)用生物材料的冷凍保存包括血液細(xì)胞、造血細(xì)胞、生殖細(xì)胞等的冷凍保存；皮膚、角膜、骨與軟骨、心臟瓣膜和大血管、內(nèi)分泌腺以及器官等的低溫保存。另一方面，在農(nóng)、林、醫(yī)藥、食品等行業(yè)中，低溫生物學(xué)也帶來(lái)了巨大的效益，比如在挽救瀕危珍稀動(dòng)植物、保護(hù)生物多樣性等方面也產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。
研究表明，低溫保存中細(xì)胞和組織的損傷與冷凍過(guò)程的降溫速率和復(fù)溫過(guò)程的升溫速率有著密切關(guān)系(劉金剛，劉作斌主編，低溫醫(yī)學(xué)，北京人民衛(wèi)生出版社，1993)。在關(guān)于適宜冷凍速率和在結(jié)晶認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，1972年Mazur等首先提出的冷凍損傷的兩因素假說(shuō)至今仍被采用。這個(gè)假說(shuō)認(rèn)為造成冷凍損傷有兩個(gè)獨(dú)立的因素一是胞內(nèi)冰的形成(Intracellular ice damage)，這是過(guò)快冷卻所產(chǎn)生的，冷卻速率越抉，此損傷越大；另一個(gè)是“溶質(zhì)損傷”(Solute damage)，或稱(chēng)“溶液損傷”(Solution damage)，這是由過(guò)慢冷卻所產(chǎn)生的，它使細(xì)胞在高濃度的溶液中暴露的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而遭損傷。冷卻速率越慢，此損傷越大。一般而言，冰晶所造成的損傷在冷凍損傷中占主導(dǎo)地位。若能有效減少冰晶的形成，其無(wú)疑會(huì)大大提高生物材料冷凍保存后的活性，從而推進(jìn)低溫保存技術(shù)的進(jìn)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明在對(duì)現(xiàn)有冷凍保存方法的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行綜合對(duì)比和上述設(shè)想的基礎(chǔ)上，提出一種概念嶄新的低溫冷凍保存生物材料的方法，即提供一種對(duì)生物材料實(shí)施快速預(yù)脫水冷凍保存的方法。
如前所述，冷凍過(guò)程中冰晶所造成的損傷在冷凍損傷中占主導(dǎo)地位。其根本原因在于生物材料的細(xì)胞內(nèi)外存在豐富的水分，冷凍時(shí)必然會(huì)產(chǎn)生大量冰晶。若能在降溫冷凍之前，將細(xì)胞內(nèi)外的一部分水分快速除去，然后快速冷凍，則既可有效減少冰晶的生成，又不會(huì)因細(xì)胞脫水而造成“溶質(zhì)損傷”，從而大大提高生物材料冷凍保存后的活性?？焖俳禍乜刹捎靡旱靡詫?shí)現(xiàn)，目前市場(chǎng)上已有相關(guān)的程控降溫產(chǎn)品。快速除水可采用超強(qiáng)吸水劑或干燥劑，其中超強(qiáng)吸水劑是近三十年來(lái)開(kāi)發(fā)的新型功能高分子材料，它可以具有自身數(shù)十倍乃至數(shù)千倍的吸水能力和加壓也不脫水的高性能(鄒新禧編著，超強(qiáng)吸水劑，北京化學(xué)工業(yè)出版社，1991)。因此，本發(fā)明的基本思想是合理而可行的。
本發(fā)明提出的快速預(yù)脫水冷凍保存方法無(wú)需增加額外設(shè)備，根據(jù)不同需要可選用本發(fā)明提供的凍存容器。本發(fā)明提出的保存方法操作十分簡(jiǎn)便，適合于各大、中、小型醫(yī)院及研究單位使用，對(duì)于推動(dòng)低溫生物醫(yī)學(xué)技術(shù)的進(jìn)步有重要意義。查閱國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)和專(zhuān)利表明，利用超強(qiáng)吸水劑或干燥劑對(duì)生物材料實(shí)施快速預(yù)脫水冷凍保存的方法在國(guó)內(nèi)外均未見(jiàn)報(bào)道，它突破了傳統(tǒng)保存方法的限制，在低溫生物醫(yī)學(xué)中是一個(gè)嶄新的概念。
本發(fā)明的實(shí)施方案如下本發(fā)明提供的對(duì)生物材料實(shí)施快速預(yù)脫水的冷凍保存方法，包括如下步驟(1)在生物材料冷凍前，對(duì)生物材料實(shí)施快速預(yù)脫水處理；(2)對(duì)經(jīng)預(yù)脫水后的生物材料進(jìn)行冷凍保存；所述生物材料的快速預(yù)脫水處理為將吸水劑或/和干燥劑直接與生物材料表面接觸，以吸附生物材料中的水份；所述生物材料的快速預(yù)脫水處理也可為將尺寸大于細(xì)胞尺寸的吸水劑或/和干燥劑加到生物材料的細(xì)胞懸液中以吸附生物材料中的水份，之后再經(jīng)多孔膜過(guò)濾分離得到經(jīng)預(yù)脫水處理的生物材料；所述的多孔膜孔徑小于生物材料細(xì)胞的尺寸，而大于吸水劑或干燥劑的粒徑；所述的多孔膜為對(duì)水具有較強(qiáng)通透性的半透膜；所述的對(duì)水具有較強(qiáng)通透性的半透膜孔徑為1μm-1000μm。
本發(fā)明提供的對(duì)生物材料實(shí)施快速預(yù)脫水的冷凍保存方法，可大大減少生物材料在冷凍保存時(shí)降溫及復(fù)溫過(guò)程中冰晶的生成，從而有效的提高生物材料冷凍保存后的活性；而且無(wú)需增加額外設(shè)備，操作簡(jiǎn)便，適合于各大、中、小型醫(yī)院及研究單位使用，對(duì)于推動(dòng)低溫生物醫(yī)學(xué)技術(shù)的進(jìn)步有重要意義。


圖1為一凍存容器示意圖；
圖2為圖1的A-A剖面圖；圖3為凍存容器的底使用的多孔膜的結(jié)構(gòu)示意圖；其中容器蓋1容器本體2多孔膜底3。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步描述本發(fā)明實(shí)施例使用本發(fā)明的方法對(duì)生物材料(如細(xì)胞懸液)實(shí)施低溫冷凍保存，其步驟如下1、對(duì)待低溫冷凍保存的生物材料(如細(xì)胞懸液)進(jìn)行預(yù)脫水處理將添加有低溫保護(hù)劑的待凍存生物材料(如細(xì)胞懸液)中加入到附圖1所示的凍存容器本體2之內(nèi)，蓋上容器蓋1；將片狀或粒狀(尺寸遠(yuǎn)大于細(xì)胞尺寸)的吸水劑(具體的吸水劑)或干燥劑(具體的干燥劑)直接加入該細(xì)胞懸液中對(duì)該生物材料進(jìn)行預(yù)脫水處理；由于容器底部為多孔膜底3，多孔膜底3的孔徑小于該生物材料細(xì)胞的尺寸，而大于吸水劑或干燥劑的粒徑，經(jīng)脫水后的生物材料會(huì)留在多孔膜底3上；脫水過(guò)程完成之后，便可根據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)的降溫程序?qū)?jīng)脫水后的生物材料進(jìn)行降溫冷凍保存。
如果待低溫冷凍保存的生物材料為塊狀組織，其預(yù)脫水處理可為將片狀或粒狀(尺寸遠(yuǎn)大于細(xì)胞尺寸)的吸水劑(具體的吸水劑)或干燥劑(具體的干燥劑)直接與待生低溫冷凍保存的生物材料的表面接觸而吸附其水分，達(dá)到快速預(yù)脫水的目的；所述的對(duì)待低溫冷凍保存的生物材料的預(yù)脫水處理也可采用上述兩種預(yù)脫水處理的結(jié)合，其效果更好。
權(quán)利要求
1.一種對(duì)生物材料實(shí)施快速預(yù)脫水的冷凍保存方法，包括如下步驟(1)在生物材料冷凍前，對(duì)生物材料實(shí)施快速預(yù)脫水處理；(2)對(duì)經(jīng)預(yù)脫水后的生物材料進(jìn)行冷凍保存。
2.按權(quán)利要求1所述的對(duì)生物材料實(shí)施快速預(yù)脫水的冷凍保存方法，其特征在于，所述生物材料的快速預(yù)脫水處理為將吸水劑或/和干燥劑直接與生物材料表面接觸，以吸附生物材料中的水份。
3.按權(quán)利要求1所述的對(duì)生物材料實(shí)施快速預(yù)脫水的冷凍保存方法，其特征在于所述生物材料的快速預(yù)脫水處理為將尺寸大于細(xì)胞尺寸的吸水劑或/和干燥劑加到生物材料的細(xì)胞懸液中以吸附生物材料中的水份，之后再經(jīng)多孔膜過(guò)濾分離得到經(jīng)預(yù)脫水處理的生物材料；所述的多孔膜孔徑小于生物材料細(xì)胞的尺寸，而大于吸水劑或干燥劑的粒徑。
4.按權(quán)利要求3所述的對(duì)生物材料實(shí)施快速預(yù)脫水的冷凍保存方法，其特征在于所述的多孔膜為對(duì)水具有較強(qiáng)通透性的半透膜。
5.按權(quán)利要求4所述的對(duì)生物材料實(shí)施快速預(yù)脫水的冷凍保存方法，其特征在于所述的對(duì)水具有較強(qiáng)通透性的半透膜孔徑為1μm-1000μm。
全文摘要
本發(fā)明涉及的對(duì)生物材料實(shí)施快速預(yù)脫水的冷凍保存方法，步驟如下1)在生物材料冷凍前，對(duì)生物材料實(shí)施快速預(yù)脫水處理；2)對(duì)經(jīng)預(yù)脫水后的生物材料進(jìn)行冷凍保存；其快速預(yù)脫水處理為將吸水劑或/和干燥劑直接與生物材料表面接觸，以吸附生物材料中的水分；或?yàn)閷⒊叽绱笥诩?xì)胞尺寸的吸水劑或/和干燥劑加到生物材料的細(xì)胞懸液中以吸附生物材料中的水分，之后再經(jīng)多孔膜過(guò)濾分離得到經(jīng)預(yù)脫水處理的生物材料；所述的多孔膜孔徑小于生物材料細(xì)胞的尺寸，而大于吸水劑或干燥劑的粒徑；所述的多孔膜為對(duì)水具有較強(qiáng)通透性的半透膜。本發(fā)明的方法可大大減少生物材料在冷凍保存時(shí)降溫及復(fù)溫過(guò)程中冰晶的生成，從而有效的提高生物材料冷凍保存后的活性。
文檔編號(hào)A01N1/02GK1593125SQ0315680
公開(kāi)日2005年3月16日 申請(qǐng)日期2003年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月8日
發(fā)明者劉靜, 鄧中山 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所