微流控芯片用于卵母细胞冷冻保存的实验研究

低温保存对卵母细胞造成渗透损伤、毒性损伤和冰晶损伤,使得细胞冻后质量难以提高.本文首次提出将微流控法添加-去除保护剂分别与三种冷冻载体(OPS、QC及Cryotop)搭配使用,对猪卵母细胞进行冷冻保存,并与传统冷冻法进行比较;然后,首次选用透明陶瓷和玻璃制作集成一体化芯片,对猪卵母细胞进行冷冻保存,以冷冻保存后的细胞存活率和发育率为判断依据,筛选出较好的方案;最后,对冻后卵母细胞的早期凋亡情况、胞内活性氧水平和线粒体膜电位水平进行分析.结果表明,微流控添加-去除保护剂组卵母细胞冻后存活率以及卵裂率都显著高于传统冷冻组,可以有效降低卵母细胞的早期凋亡率和胞内活性氧水平,减小线粒体损伤,提高细胞的冻后质量.透明陶瓷一体化芯片保存卵母细胞得到的存活率和卵裂率与传统OPS冷冻的保存结果无显著差异.微流控芯片技术为卵母细胞的低温保存提供新的思路,有较好的应用前景.     

微流控芯片加载低温保护剂过程中卵母细胞的损伤评估

卵母细胞的低温保存为辅助生殖技术和胚胎工程技术提供了更大的发展空间,而低温保存需要添加高浓度保护剂,会对细胞造成渗透损伤及毒性损伤.与分步法添加固定浓度的保护剂不同,微流控法能够实现保护剂浓度的连续性变化,关于微流控法连续性添加保护剂时卵母细胞的损伤评估还未见报道.本文首先采用数值模拟的方法,模拟细胞在不同加载时间、不同加载线型(线性、S型、凹型)、不同凹型加载(低凹型、高凹型)中细胞的渗透行为,计算各方案中细胞的传统的损伤评估参数:体积变化极值(ΔV)、积累性渗透损伤值(AOD)及毒性损伤值(J).在此基础上,藉由信息熵理论首次提出了综合损伤评估参数s,并通过猪卵母细胞微流控加载后孤雌激活实验的结果验证评估效果.结果表明,对于不同的加载方案,传统的损伤评估参数结果之间出现分歧,无法得到统一的结论.通过分析囊胚率同综合损伤评估参数s值的关系,发现二者呈负相关关系,且相关系数很高,说明综合损伤评估参数s能够较好地对细胞损伤进行评估,为细胞损伤评估开辟了新思路.     

微流控法制备载卵母细胞水凝胶微球及其玻璃化保存

目的 通过微流控法制备载卵母细胞海藻酸钠微球,在低浓度保护剂下实现卵母细胞玻璃化保存。方法 采用流动聚焦型微流控芯片,通过调整芯片结构、海藻酸钠溶液浓度和流速比,制备大小均匀、空包率低、低温耐受的载卵母细胞海藻酸钠水凝胶微球。在低浓度低温保护剂下将微球玻璃化保存,复温后检测存活率,采用细胞松弛素B和氯化锶孤雌激活卵母细胞,与Cryotop玻璃化法对比卵母细胞存活率和卵裂率、囊胚率。结果 制备的海藻酸钠微球在冷冻复温前后的体积稳定且结构完整,在将卵母细胞包封在海藻酸钠水凝胶中后,空包率低,存活率、卵裂率和囊胚率与新鲜组相比无显著差异。在低浓度低温保护剂10% DMSO+10%乙二醇（EG）+0.5 mol/L海藻糖中玻璃化冻存后卵母细胞的存活率达到92.48%,卵裂率70.80%,囊胚率20.42%,与高浓度保护剂15% DMSO+15% EG+0.5 mol/L海藻糖中Cryotop玻璃化法相比无显著性差异。结论 本文设计制作了三通道内部交联芯片并用于卵母细胞玻璃化保存的微流控系统,可生成大小均匀、空包率低、低温耐受的载卵母细胞海藻酸钠水凝胶微球,在低浓度保护剂下实现玻璃化保存,为卵母细胞玻璃化保存方法提供新思路。     

深低温冷冻技术的研究进展

细胞及组织的深低温保存有较高的临床应用和研究价值,在冷冻保存技术中两个关键领域首先发展的是冷冻控制率。冷冻保护剂能增加溶液粘性,提高冷冻速率从而保护细胞及组织免受冷冻损伤。对最佳冷冻保护剂的研究为保存临床应用的组织工程产品提供了理论依据。而玻璃化冷冻近年来越来越受到人们的关注,玻璃化冷冻技术具有冷冻速度快、冻融损伤小,操作简单等优点,能够提高复苏后的存活率。本文对深低温保护剂的组成、分类、应用及冷冻保存的重大进展和障碍进行了综述。     

蔗糖和海藻糖对水牛卵母细胞玻璃化冷冻保护效果的比较

本实验比较蔗糖或海藻糖作为非渗透性保护剂对水牛成熟卵母细胞冷冻效果的影响。将体外成熟的水牛卵母细胞随机分成对照组、蔗糖组、海藻糖组,研究玻璃化冷冻后的存活率、细胞骨架和孤雌激活后发育潜能的变化。结果表明:玻璃化冷冻中蔗糖组(89.68%)与海藻糖组(91.81%)的存活率差异不显著;冻融后的卵母细胞在细胞骨架方面的表现为:蔗糖组和海藻糖组的纺锤体结构、染色体形态与微丝分布正常率分别为34.69%、42.83%、39.13%和39.51%、49.43%、42.61%,两组间差异不显著(p0.05),但均明显低于对照组(66.40%,71.82%,76.18%,p0.01);在进一步研究发育潜能中发现,冻融后卵母细胞的卵裂率、囊胚率和囊胚细胞数在实验组中均无显著性差异(p0.05),但两组的卵裂率、囊胚率均显著低于对照组(p0.01)。综上所述,玻璃化冷冻时添加蔗糖或海藻糖作为非渗透性保护剂对水牛成熟卵母细胞的保护作用差异不明显,表明两者均可在冷冻时添加使用。     

低温保护剂加入/取出过程中细胞体积的极值

低温保护剂是细胞低温保存过程中必不可少的,其加入／取出过程受到细胞体积变形极限的限制．在两参数细胞渗透模型的基础上,得到了细胞在低温保护剂加入／取出过程中细胞内水体积和细胞体积极值的解析解,分析了低温保护剂的渗透性和初始浓度差对细胞体积极值的影响。     

有无卵丘细胞对猪GV期卵母细胞玻璃化冷冻的影响

本研究探讨卵丘细胞对猪GV期卵母细胞玻璃化冷冻效果的影响。根据卵丘细胞层数将体外收集的猪卵母细胞分成对照组、A组(3层以上卵丘细胞)、B组(2~3层以上卵丘细胞)、C组(裸卵),研究卵母细胞玻璃化冷冻后的存活率、成熟率和孤雌激活后发育潜能的变化。结果表明:玻璃化冷冻后B组和A组的卵母细胞存活率显著高于C组(p0.01);冻融后的卵母细胞在成熟率方面的表现为:A、B、C三组的成熟率分别为22.17%、27.2%和18.15%,其中B组的成熟率显著高于C组(p0.05),但均明显低于对照组(p0.01)。通过进一步的孤雌激活发现,冻融后卵母细胞的卵裂率、4~8细胞卵裂率和囊胚率在3组中均无显著性差异(p0.05),均显著低于对照组(p0.01),但B组与其中两组相比具有上升趋势。综上所述,玻璃化冷冻时保留部分卵丘细胞可以降低冷冻对猪GV期卵母细胞造成的损伤。     

活体肺癌组织玻璃化保存的研究

保存活体的肺癌组织将为肺癌发病基因筛查和靶向药物筛选等体外实验研究提供更完整的样本信息. 本文对活体肺癌组织的玻璃化保存方法进行研究，首先采用针浸法玻璃化保存单块肺癌组织，对所需低温保护剂的浓度和平衡时间进行了优化；其次采用冻存管对多块肺癌组织样本进行玻璃化保存，对低温保护剂溶液体积以及平衡时间进行了优化；最后对慢速冷冻、不加低温保护剂快速冷冻、玻璃化冷冻3种冷冻方法的冻存效果进行比较并通过低温显微分析其冰晶损伤机理.结果表明，20% EG+20% DMSO+0.5 mol/L海藻糖作为低温保护剂，在平衡溶液和玻璃化溶液分别加载3 min和1 min时，针浸法和0.25 ml冻存管内玻璃化冻存，复苏后组织活力最高，分别约为79.96%与80.44%. 免疫组化显示玻璃化保存肺癌组织经过复苏后，相比慢速冷冻和无保护剂快速冷冻，组织结构损伤较小，组织内细胞TUNEL阳性表达较少. 低温显微结果表明，玻璃化保存组织内部及周围只出现少量细小冰晶，而慢速冷冻、快速冷冻组织皆出现明显冰晶.     

响应面法降低肝细胞冷冻保护液中的二甲基亚砜浓度

为有效降低干细胞冷冻保护液中的二甲基亚砜(Me2SO,DMSO)浓度,减少其作为冷冻保护剂对细胞低温保存时产生的毒性,提高细胞存活率,以肝细胞为目标,采取响应面法对冷冻保护剂配方进行了优化。结果表明：冷冻保护剂的最佳配比为DMSO浓度3%、甘油浓度6%、海藻糖浓度0.1%,在此条件下肝细胞复温存活率可达到84.35%,研究结果有效地降低了DMSO的浓度,减少了由此带来的对肝细胞造成的毒性损害,为后续的研究奠定了基础。     

猪卵母细胞玻璃化冷冻后细胞骨架的变化

为研究玻璃化冷冻后猪卵母细胞纺锤体、染色体和微丝的变化,从屠宰猪卵巢表面直径2—5mm卵泡中采集未成熟(GV)期卵母细胞,由GV期卵母细胞经成熟培养获得体外成熟(MⅡ)期卵母细胞。GV期和MⅡ期卵母细胞各分为3组对照组、冷冻保护剂处理组和玻璃化冷冻组。MⅡ期卵母细胞经分组处理后直接用于激光扫描共聚焦显微镜(LSCM)观察样本;而GV期卵母细胞处理后先经44h成熟培养,再用作LSCM观察样本。供试卵母细胞经固定、免疫荧光染色后,于LSCM下观察。结果表明,冷冻保护剂处理组GV期卵母细胞经成熟培养后,其纺锤体结构、染色体排列与微丝分布正常率分别为42.9%、89.6%和28.6%;玻璃化冷冻组此3项指标的正常率分别为10.1%、36.4%和16.9%,两组间差异显著(P<0.05);除冷冻保护剂处理组染色体正常率与对照组无较大差异外,两试验组的其他指标均明显低于对照组(分别为79.5%、93.1%和72.3%,P<0.05)。MⅡ期卵母细胞冷冻保护剂处理组的纺锤体结构、染色体排列与微丝分布正常率分别为34.4%、61.3%和47.9%,而冷冻组分别为12.9%、56.7%和37.2%,两组均显著低于对照组(分别为78.3%、90.1%和72.8%,P<0.05)。结果表明,猪GV期和MⅡ期卵母细胞经冷冻保护剂处理或玻璃化冷冻保存后,均造成了纺锤体、染色体和微丝不可逆的损伤,这可能是影响卵母细胞成熟、受精与发育的重要原因。     

不同冷冻保护剂对早期卵裂期小鼠胚胎冷冻后成活率和发育的影响

为了评价利用不同冷冻保护剂冷冻早期卵裂期胚胎的效果,用小鼠为实验动物,采用慢速冷冻、快速融解的冷冻技术,比较丙二醇、二甲基亚砜和甘油作冷冻保护剂对小鼠2-细胞、4-细胞、8-细胞胚胎冷冻后胚胎存活率和囊胚形成率的影响。发现以丙二醇和蔗糖为冷冻保护剂冷冻4-细胞、8-细胞胚胎,解冻后胚胎成活率和囊胚形成率显著高于以二甲基亚砜或甘油为冷冻保护剂。结果表明,丙二醇是一种冷冻早期卵裂期小鼠胚胎有效的冷冻保护剂。     

菌种保藏方法对裂殖壶菌生长及发酵性能的影响

考察保护剂、保藏温度及预冷冻方法对Schizochytrium sp.HX-308菌种存活率及发酵性能保持的影响。结果显示:在-80℃低温保藏6个月后,渗透性保护剂的细胞存活率均比非渗透性保护剂高了5%,其中用60%(质量分数)海藻糖的保护剂最终的株细胞存活率达到80.02%,明显优于其他保护剂。采用液氮-196℃保藏菌种(两步预冷冻法、60%海藻糖保护剂),存储6个月后存活率高达90.70%,生物量、油产量和二十二碳六烯酸(DHA)产量分别达到了61.65、26.41和11.10 g/L,为最优的保藏方法,为裂殖壶菌的实验室研究及工业化生产提供了一种长期安全的保藏法。     

猪卵母细胞玻璃化冷冻后细胞骨架的变化

为研究玻璃化冷冻后猪卵母细胞纺锤体、染色体和微丝的变化，从屠宰猪卵巢表面直径2—5 mm卵泡中采集未成熟(GV)期卵母细胞，由GV期卵母细胞经成熟培养获得体外成熟(MⅡ)期卵母细胞。GV期和MⅡ期卵母细胞各分为3组：对照组、冷冻保护剂处理组和玻璃化冷冻组。MⅡ期卵母细胞经分组处理后直接用于激光扫描共聚焦显微镜(LSCM)观察样本；而GV期卵母细胞处理后先经44 h成熟培养，再用作LSCM观察样本。供试卵母细胞经固定、免疫荧光染色后，于LSCM下观察。结果表明，冷冻保护剂处理组GV期卵母细胞经成熟培养后，其纺锤体结构、染色体排列与微丝分布正常率分别为42.9%、89.6%和28.6%；玻璃化冷冻组此3项指标的正常率分别为10.1%、36.4%和16.9%，两组间差异显著(P<0.05)；除冷冻保护剂处理组染色体正常率与对照组无较大差异外，两试验组的其他指标均明显低于对照组(分别为79.5%、93.1%和72.3%，P<0.05)。MⅡ期卵母细胞冷冻保护剂处理组的纺锤体结构、染色体排列与微丝分布正常率分别为34.4%、61.3%和47.9%，而冷冻组分别为12.9%、56.7%和37.2%，两组均显著低于对照组(分别为78.3%、90.1%和72.8%，P<0.05)。结果表明，猪GV期和MⅡ期卵母细胞经冷冻保护剂处理或玻璃化冷冻保存后，均造成了纺锤体、染色体和微丝不可逆的损伤，这可能是影响卵母细胞成熟、受精与发育的重要原因。     

红豆杉愈伤组织超低温保存有关因素的研究

对红豆杉愈伤组织超低温保存中几个主要因素进行了比较,试验证明预培养时间、预培养基中蔗糖浓度、保护剂的组合以及冰冻降温方法与超低温保存后的相对细胞活力密切相关.试验结果表明,在含8%蔗糖的62号液体培养基中振荡预培养6d,红豆杉愈伤组织在超低温保存后细胞活力可保持最高.有效的冷冻保护剂为10%山梨醇+10%DMSO,冷冻方法以分步冷冻和慢冻较为适宜,而经快冻的愈伤组织复苏后活力低下.     

水稻悬浮细胞的超低温保存研究

本研究分析了水稻悬浮细胞的生理状态和各种冷冻前处理等因素对超低温保存后细胞存活率的影响。结果表明,继代后培养３－５天,处于对数生长期的细胞,采用二步冷冻法,超低温保存后存活率最高,采用二步冷冻法,超低温保存后存活率最高。电镜超微结构观察显示,０．５ｍｏｌ／Ｌ,山梨醇预培养,１０％ＤＭＳＯ＋０．５ｍｏｌ／Ｌ山梨醇复合保护剂处理,液泡显著变小,数目明显减少,从而降低了细胞内自由水含量,数目明显减少,从     

脐带血干细胞的低温保存研究

脐带血干细胞在医学上具有广阔的应用前景.本文对其低温保存进行了理论和实验研究.在以5%和10%的二甲亚砜做低温保护剂时,实验得到干细胞分别在冷却速率为10℃/min和10.5℃/min时细胞具有最高的存活率,与理论预测的最佳冷却速率十分接近.     

3种玻璃化冷冻液对水牛MⅡ期卵母细胞冷冻-解冻后体外发育的影响

本试验主要探索了3种玻璃化冷冻液对水牛MⅡ期卵母细胞冷冻一解冻后体外发育的影响.水牛MⅡ期卵母细胞经3组玻璃化冷冻液(Ⅰ:20%乙二醇(EG)+20%二甲基亚砜(DMSO);Ⅱ:20%EG+20%丙二醇(PROH);Ⅲ:20%EG+20%PROH+10%DMSO)毒性试验后,Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ组体外受精的分裂率、8-细胞率和囊胚率之间差异不显著(P>0.05),分裂率均显著低于对照组(P<0.05),但Ⅱ组8-细胞以后的发育潜力跟对照组无显著差异(P>0.05).进一步比较了3组玻璃化冷冻液对卵母细胞的玻璃化冷冻效果.卵子解冻后进行体外受精后,Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ组的发育潜力均显著低于对照组(P<0.05),各组的8-细胞率和囊胚率之间无显著差异(P>0.05),但Ⅱ组卵裂率明显高于Ⅰ组(24.8±4.6%vs12.7±1.5%,P<0.05).结果表明,3种冷冻玻璃化保护液均可用于冷冻水牛MⅡ期卵母细胞,其中Ⅱ组处理的卵母细胞体外受精效果相对较好.     

四种冷冻保护剂对小鼠2-细胞胚胎渗透性和毒性作用的比较

作为胚胎冷冻保存的基础性研究,冷冻保护剂的渗透性和毒性研究非常重要.本试验选用1,2-丙二醇、甘油、乙二醇和二甲基亚砜4种常用冷冻保护剂,对小鼠2-细胞胚胎进行渗透性和毒性研究.结果显示:1.5 mol/L的1,2-丙二醇、乙二醇和二甲基亚砜冷冻保护剂对2-细胞胚胎的渗透性显著高于甘油保护剂;4种冷冻保护剂对细胞膜的完整性没有影响;1.5 mol/L的乙二醇、1,2-丙二醇和甘油保护剂处理后的2-细胞胚胎的囊胚发育率和孵化率与对照组胚胎比较差异不显著(P>0.05),但显著高于二甲基亚砜处理后的2-细胞囊胚发育率和孵化率(P<0.01).结果表明:在4种冷冻保护剂中,乙二醇和1,2-丙二醇适合于小鼠2-细胞胚胎冷冻保存     

DMSO浓度及降温速率对组织工程化真皮超低温保存效果的影响

组织工程化真皮的超低温保存技术是皮肤组织工程的重要组成部分,对皮肤组织库的建立有重要意义。低温保存与低温保护剂的种类、浓度、降温复温程序及低温保护剂的添加与去除方式有着密切的关系。实验目的：研究DMSO浓度及降温速率对组织工程化真皮超低温保存效果的影响。实验方法：以培养一定时间的组织工程化真皮为试材,以不同浓度的DMSO溶液为低温保护液,以不同的降温速率降温保存,以四唑盐(MTT)比色法检测细胞存活率,辅以光学显微镜和扫描电镜观察分析。实验表明：降温速率为1℃／min,DMSO浓度为1．4mol／L时可获得在实验范围内较高的细胞存活率,为75％,超低温保存后的扫描电镜照片表明其细胞形态最为接近新鲜状态,细胞与支架材料的黏附也很紧密,这与细胞存活率的研究结果有很好的相关性。     

玻璃化冷冻对猪体外成熟卵母细胞染色体与纺锤体的影响

以冷冻环为载体,探讨玻璃化冷冻对猪体外成熟卵母细胞染色体与纺锤体影响。单用40%乙二醇(ethyleneglycol,EG)或20%EG与20%二甲基亚砜(dimethylsulphoxide,DMSO)联合作冷冻保护剂,用直投液氮或使用玻璃化冷冻仪法制冷冷冻猪体外成熟卵母细胞;解冻2h后固定并免疫荧光法染色纺锤体及染色体;挑选各试验组形态正常卵母细胞进行体外受精实验。结果表明,与单用EG以及EG和DMSO联合直投液氮方案比较,EG和DMSO联合应用并采用玻璃化冷冻仪制冷方案卵母细胞染色体正常率为30.1%,纺锤体正常率为37.2%,可明显降低卵母细胞染色体及纺锤体结构损伤(P<0.05),并明显提高卵母细胞的激活效果(P<0.05)。采用联合冷冻保护剂及玻璃化冷冻仪高速冷冻可较好维持猪卵母细胞染色体与纺锤体形态,但玻璃化冷冻明显影响猪卵母细胞体外受精后的发育能力。