专利名称：一种对生物材料实施快速预脱水的冷冻保存方法
技术领域：
本发明涉及一种生物材料的冷冻保存的方法，特别涉及一种对生物材料实施快速预脱水冷冻保存的方法；该方法能大大减少生物材料在冷冻保存时降温及复温过程中冰晶的生成，从而有效的提高生物材料冷冻保存后的活性。
背景技术：
低温生物学是近年来新兴并得到迅猛发展的交叉学科，随着研究的深入，其在各行各业的应用引人注目。医学方面，冷冻保存医用生物材料并进行移植是当前低温医学中最活跃的领域之一。医用生物材料的冷冻保存包括血液细胞、造血细胞、生殖细胞等的冷冻保存；皮肤、角膜、骨与软骨、心脏瓣膜和大血管、内分泌腺以及器官等的低温保存。另一方面，在农、林、医药、食品等行业中，低温生物学也带来了巨大的效益，比如在挽救濒危珍稀动植物、保护生物多样性等方面也产生了深远的影响。
研究表明，低温保存中细胞和组织的损伤与冷冻过程的降温速率和复温过程的升温速率有着密切关系(刘金刚，刘作斌主编，低温医学，北京人民卫生出版社，1993)。在关于适宜冷冻速率和在结晶认识的基础上，1972年Mazur等首先提出的冷冻损伤的两因素假说至今仍被采用。这个假说认为造成冷冻损伤有两个独立的因素一是胞内冰的形成(Intracellular ice damage)，这是过快冷却所产生的，冷却速率越抉，此损伤越大；另一个是“溶质损伤”(Solute damage)，或称“溶液损伤”(Solution damage)，这是由过慢冷却所产生的，它使细胞在高浓度的溶液中暴露的时间过长而遭损伤。冷却速率越慢，此损伤越大。一般而言，冰晶所造成的损伤在冷冻损伤中占主导地位。若能有效减少冰晶的形成，其无疑会大大提高生物材料冷冻保存后的活性，从而推进低温保存技术的进展。
发明内容
本发明在对现有冷冻保存方法的优缺点进行综合对比和上述设想的基础上，提出一种概念崭新的低温冷冻保存生物材料的方法，即提供一种对生物材料实施快速预脱水冷冻保存的方法。
如前所述，冷冻过程中冰晶所造成的损伤在冷冻损伤中占主导地位。其根本原因在于生物材料的细胞内外存在丰富的水分，冷冻时必然会产生大量冰晶。若能在降温冷冻之前，将细胞内外的一部分水分快速除去，然后快速冷冻，则既可有效减少冰晶的生成，又不会因细胞脱水而造成“溶质损伤”，从而大大提高生物材料冷冻保存后的活性。快速降温可采用液氮得以实现，目前市场上已有相关的程控降温产品。快速除水可采用超强吸水剂或干燥剂，其中超强吸水剂是近三十年来开发的新型功能高分子材料，它可以具有自身数十倍乃至数千倍的吸水能力和加压也不脱水的高性能(邹新禧编著，超强吸水剂，北京化学工业出版社，1991)。因此，本发明的基本思想是合理而可行的。
本发明提出的快速预脱水冷冻保存方法无需增加额外设备，根据不同需要可选用本发明提供的冻存容器。本发明提出的保存方法操作十分简便，适合于各大、中、小型医院及研究单位使用，对于推动低温生物医学技术的进步有重要意义。查阅国内外文献和专利表明，利用超强吸水剂或干燥剂对生物材料实施快速预脱水冷冻保存的方法在国内外均未见报道，它突破了传统保存方法的限制，在低温生物医学中是一个崭新的概念。
本发明的实施方案如下本发明提供的对生物材料实施快速预脱水的冷冻保存方法，包括如下步骤(1)在生物材料冷冻前，对生物材料实施快速预脱水处理；(2)对经预脱水后的生物材料进行冷冻保存；所述生物材料的快速预脱水处理为将吸水剂或/和干燥剂直接与生物材料表面接触，以吸附生物材料中的水份；所述生物材料的快速预脱水处理也可为将尺寸大于细胞尺寸的吸水剂或/和干燥剂加到生物材料的细胞悬液中以吸附生物材料中的水份，之后再经多孔膜过滤分离得到经预脱水处理的生物材料；所述的多孔膜孔径小于生物材料细胞的尺寸，而大于吸水剂或干燥剂的粒径；所述的多孔膜为对水具有较强通透性的半透膜；所述的对水具有较强通透性的半透膜孔径为1μm-1000μm。
本发明提供的对生物材料实施快速预脱水的冷冻保存方法，可大大减少生物材料在冷冻保存时降温及复温过程中冰晶的生成，从而有效的提高生物材料冷冻保存后的活性；而且无需增加额外设备，操作简便，适合于各大、中、小型医院及研究单位使用，对于推动低温生物医学技术的进步有重要意义。
图1为一冻存容器示意图；
图2为图1的A-A剖面图；图3为冻存容器的底使用的多孔膜的结构示意图；其中容器盖1容器本体2多孔膜底3。
具体实施例方式
下面结合附图和具体实施方式
对本发明进一步描述本发明实施例使用本发明的方法对生物材料(如细胞悬液)实施低温冷冻保存，其步骤如下1、对待低温冷冻保存的生物材料(如细胞悬液)进行预脱水处理将添加有低温保护剂的待冻存生物材料(如细胞悬液)中加入到附图1所示的冻存容器本体2之内，盖上容器盖1；将片状或粒状(尺寸远大于细胞尺寸)的吸水剂(具体的吸水剂)或干燥剂(具体的干燥剂)直接加入该细胞悬液中对该生物材料进行预脱水处理；由于容器底部为多孔膜底3，多孔膜底3的孔径小于该生物材料细胞的尺寸，而大于吸水剂或干燥剂的粒径，经脱水后的生物材料会留在多孔膜底3上；脱水过程完成之后，便可根据预先设计的降温程序对经脱水后的生物材料进行降温冷冻保存。
如果待低温冷冻保存的生物材料为块状组织，其预脱水处理可为将片状或粒状(尺寸远大于细胞尺寸)的吸水剂(具体的吸水剂)或干燥剂(具体的干燥剂)直接与待生低温冷冻保存的生物材料的表面接触而吸附其水分，达到快速预脱水的目的；所述的对待低温冷冻保存的生物材料的预脱水处理也可采用上述两种预脱水处理的结合，其效果更好。
权利要求
1.一种对生物材料实施快速预脱水的冷冻保存方法，包括如下步骤(1)在生物材料冷冻前，对生物材料实施快速预脱水处理；(2)对经预脱水后的生物材料进行冷冻保存。
2.按权利要求1所述的对生物材料实施快速预脱水的冷冻保存方法，其特征在于，所述生物材料的快速预脱水处理为将吸水剂或/和干燥剂直接与生物材料表面接触，以吸附生物材料中的水份。
3.按权利要求1所述的对生物材料实施快速预脱水的冷冻保存方法，其特征在于所述生物材料的快速预脱水处理为将尺寸大于细胞尺寸的吸水剂或/和干燥剂加到生物材料的细胞悬液中以吸附生物材料中的水份，之后再经多孔膜过滤分离得到经预脱水处理的生物材料；所述的多孔膜孔径小于生物材料细胞的尺寸，而大于吸水剂或干燥剂的粒径。
4.按权利要求3所述的对生物材料实施快速预脱水的冷冻保存方法，其特征在于所述的多孔膜为对水具有较强通透性的半透膜。
5.按权利要求4所述的对生物材料实施快速预脱水的冷冻保存方法，其特征在于所述的对水具有较强通透性的半透膜孔径为1μm-1000μm。
全文摘要
本发明涉及的对生物材料实施快速预脱水的冷冻保存方法，步骤如下1)在生物材料冷冻前，对生物材料实施快速预脱水处理；2)对经预脱水后的生物材料进行冷冻保存；其快速预脱水处理为将吸水剂或/和干燥剂直接与生物材料表面接触，以吸附生物材料中的水分；或为将尺寸大于细胞尺寸的吸水剂或/和干燥剂加到生物材料的细胞悬液中以吸附生物材料中的水分，之后再经多孔膜过滤分离得到经预脱水处理的生物材料；所述的多孔膜孔径小于生物材料细胞的尺寸，而大于吸水剂或干燥剂的粒径；所述的多孔膜为对水具有较强通透性的半透膜。本发明的方法可大大减少生物材料在冷冻保存时降温及复温过程中冰晶的生成，从而有效的提高生物材料冷冻保存后的活性。
文档编号A01N1/02GK1593125SQ0315680
公开日2005年3月16日 申请日期2003年9月8日 优先权日2003年9月8日
发明者刘静, 邓中山 申请人:中国科学院理化技术研究所