三元溶液共晶DSC实验研究

抑制共晶产生对低温保存非常重要。本文利用差示扫描量热法研究了加低温保护剂(DMSO、乙二醇、 1,2丙二醇、甘油和1,3丁二醇)的NaCl水溶液的共晶行为。得到以5％、10％、15％NaCl水溶液为母液的五种保护剂溶液热流曲线图。研究发现,溶液共晶是过冷、随机过程。低温保护剂有抑制NaCl水溶液共晶的作用。低温保护剂浓度越高, 共晶焓越小,对共晶的抑制作用越大。不同种类保护剂的抑制共晶的能力从强到弱依次是甘油、乙二醇、 DMSO、 1,2 丙二醇和1,3丁二醇。升温过程中,溶液发生共晶反玻璃化现象和玻璃化现象。     

液相线跟踪低温保存方法的研究

液相线跟踪法是生物材料玻璃化保存的一种手段。降温时通过边降温边提高低温保护剂浓度、复温时边升温边降低低温保护剂浓度的方式,该方法能够有效减轻降温/复温过程中高浓度保护剂对细胞的毒性损伤,从而提高生物材料低温保存的成活率。文中介绍可实现液相线跟踪的低温保存装置,该装置以液氮为冷源、采用计算机控制。以二甲亚砜-氯化钠-水溶液为例进行的实验表明,该装置能够实现温度和保护剂浓度的良好匹配,二甲亚砜的最终浓度达到了玻璃化所需浓度。     

纳米微粒对低温保护剂溶液玻璃化性质的影响

利用差示扫描量热仪(DSC)研究了加入羟基磷灰石(HA)纳米微粒对低温保护剂溶液玻璃化的影响,实验得到了不同粒径和不同质量浓度的HA纳米微粒加入PVP溶液的玻璃化转变温度与反玻璃化温度.实验结果表明加入纳米微粒能显著的影响低温保护剂溶液的玻璃化性质.且随着纳米微粒质量分数的增加,溶液的玻璃化转变温度与反玻璃化温度均显著...     

基于薄液膜蒸发的超高速冷冻方法初探

玻璃化冷冻方法是细胞超低温保存的有效冷冻方法之一.在细胞的玻璃化冷冻过程中,降温速率的提高有利于细胞内外溶液玻璃化程度的增加,同时可以降低低温保护剂的浓度,进而减少低温保护剂对细胞的毒性损伤和渗透性损伤.本文尝试将薄液膜蒸发这种高效相变传热方式与液氮的低温冷却过程相结合,发展了一种超高速、超低温冷冻降温方法.初步的实验结果表明:冷冻载体从10℃降到-180℃,其平均冷却速率达到了148052℃/min。     

HA纳米微粒对PEG-600低温保护剂反玻璃化结晶的影响

为了研究羟基磷灰石HA纳米微粒对低温保护剂反玻璃化结晶的影响,本文利用DSC和低温显微镜研究了含有不同粒径(20nm、40nm、60nm)和不同质量浓度(0.1%、0.2%、0.4%、0.8%)HA纳米微粒的PEG-600(50%,w/w)溶液反玻璃化过程中的结晶现象.试验结果表明:与未添加纳米微粒的PEG-600溶液相比,加入40nm、0.4%纳米微粒的HA-PEG600溶液的反玻璃化温度升高了7℃;加入20nm、0.4%和40nm、0.8%纳米微粒的HA-PEG600溶液的冰晶生长速率分别降低了35%和提高了50%;纳米低温保护剂溶液的冰晶形貌从大圆形变成了小圆形、枝晶或小圆形中夹带枝晶.     

二甲亚砜对关节软骨渗透性研究

玻璃化被认为是低温保存关节软骨的一种有效方法,但需要考虑低温保护剂渗入软骨的速率以及低温保护剂毒性的制约。本文选用二甲亚砜(DMSO)作为低温保护剂,对其在1℃,22℃和37℃时对绵羊关节软骨的渗透特性进行了研究,得到相应的扩散系数为1.9×10~(-6) cm~2/s,3.3×10~(-6) cm~2/s和5.7×10~(-6)cm~2/s,活化能为22.84 kJ/mol。认识低温保护剂对关节软骨的渗透特性有助于建立低温保护剂加入/取出过程的数学模型,从而优化关节软骨的玻璃化保存方案。     

锥虫保护剂冻结及冻干特性研究

保护剂溶液冻结及冻干特性的研究对生物材料保护剂的选择以及冷冻干燥工艺的设计具有重要的指导意义。选择聚乙烯醇(PVA)、海藻糖和叔丁醇作为锥虫的保护剂,采用差示扫描量热法研究了PVA/海藻糖/叔丁醇保护剂溶液的冻结特性,并对PVA/海藻糖/叔丁醇保护剂溶液进行了冷冻干燥实验,考察了不同冷冻条件对PVA/海藻糖/叔丁醇保护剂溶液冻结特性和冻干特性的影响。     

HA纳米微粒对PEG-600低温保护剂玻璃化性质的影响

为了研究羟基磷灰石HA纳米微粒对低温保护剂玻璃化性质的影响,利用DSC测量了含有不同粒径(20nm,40nm,60nm)和不同质量浓度(0.1%,0.2%,0.4%,0.8%)HA纳米微粒的PEG-600(50%,w/w)溶液的玻璃化温度。试验结果表明:加入40nm,0.8%HA的PEG-600溶液的玻璃化转变温度最大,熔融温度最小,稳定性也最高。与未加纳米微粒的PEG-600溶液相比,玻璃化转变温度提高了5℃,熔融温度降低了4.5℃,稳定性提高了近30%。加入60nm,0.8%HA的PEG-600溶液的玻璃化转变温度和反玻璃化温度都是最小,而熔融温度最大,稳定性也最低。与未加纳米微粒的PEG-600溶液相比,反玻璃化温度降低了4.5℃,稳定性降低了14%。     

微结构表面的大过热度蒸发传热特性分析

玻璃化冷冻方法是细胞超低温保存的有效冷冻方法之一。降温速率的提高有利于细胞内外溶液玻璃化程度的增加,同时可以降低低温保护剂的浓度,减少低温保护剂对细胞的毒性伤害和渗透性损伤。本文针对发生在冷冻载体微结构表面的大过热度蒸发过程的传热特性进行研究。采用集总热容法,计算了传热过程的热流密度、总传热热阻和液氮蒸发传热系数等重要传热参数,考察了它们随过热度变化的规律。在本文研究的过热度变化范围内,随着过热度的增加,微结构表面的液氮蒸发传热系数呈线性减小趋势;总传热阻呈指数增加趋势;热流密度呈抛物线变化趋势。上述研究成果有利于进一步理解微结构表面的大过热度蒸发传热机理。     

基于薄液膜蒸发的玻璃化冷冻方法中冷冻载体的传热优化

玻璃化冷冻方法是细胞超低温保存的有效冷冻方法之一。降温速率的提高有利于细胞内外溶液玻璃化程度的增加,同时可以降低低温保护剂的浓度,减少低温保护剂对细胞的毒性伤害和渗透性损伤。本文针对冷冻载体在基于薄液膜蒸发的超高速冷却过程中的传热过程进行了优化分析。研究结果显示:细胞悬浮液的传热热阻在总传热热阻中的比重最大,设法减低它是强化细胞冷冻传热过程的有效手段之一;另外液氮蒸发传热系数的提高在一定范围内可以强化冷冻传热过程,但强化效果会随着蒸发传热系数的增加而减小。上述研究成果为基于薄液膜蒸发的玻璃化冷冻新方法走向实用提供了技术保障。