冷冻干燥保存人血小板的复水过程机理研究

冻干人血小板可在常温下长期稳定保存，这将从根本上解决血小板储运不便，供不应求的问题。目前该技术已取得一定进展，但离临床应用仍有很大距离，血小板在冻干及复水过程中的许多机理有待研究。本项目以提高冻干人血小板的功能活性为目标，拟对其复水过程进行机理研究：1）冻干血小板样品热物理特性研究，特别针对预复水过程及相变过程中样品内部结构与水分子的相互作用进行深入剖析；2）获得样品含水量及水蒸气扩散系数等重要参数随温度、时间的变化规律，建立预复水过程数理模型；3）结合模型分析，进行冻干血小板复水交叉实验研究，对冻干样品体积、预复水温度、时间等影响因素进行耦合分析，阐释复水过程细胞损伤及保护机理，揭示冻干细胞样品复水的内在规律，建立科学完善的复水方案。本项目的开展将为冻干血小板技术的大剂量化、临床化奠定基础，对其他哺乳动物细胞的冻干保存研究也具有借鉴意义，同时，为工程热物理、生物医学等学科的交叉做出贡献。

冻干可作为一种理想的人血小板保存方法，在常温下长期稳定保存，这将从根本上解决目前血小板保存期限短，储运不便，供不应求的问题。然而，该技术的发展离临床应用仍有很大距离，血小板在冻干及复水过程中的损伤及保护机理有待研究。本项目以提高冻干人血小板的功能活性为目标，对其复水过程进行了机理研究，主要包括：1）血小板冻干技术研究，首次利用超声波强化海藻糖载入血小板，取得了显著效果，并获得成功的冻干血小板样品；2）冻干样品热物理特性研究，首次提出采用DSC及质量测量相结合的方法估算冻干样品在一定温度下随含水量变化的水蒸气等量吸附热，该方法与传统的直接量热法相比，能有效地避免因温度变化引起的细胞蛋白质变性，同时，利用多项式加和法，得到海藻糖/氯化钠/水三元溶液、海藻糖/BSA（HES）/氯化钠/水四元溶液的液相线，并与实验测量值进行比较，为计算多元溶液冻结点提供了一种新的有效的方法；3）预复水过程机理研究，阐释了预复水及复水过程的细胞损伤及保护机理，认为预复水后的冻干血小板含水量存在一个最佳范围，当含水量低于该范围，细胞膜吸收的水蒸气不足以避免复水过程中的细胞膜相变，而当含水量高于该范围，就会因自由水的出现而产生高浓度溶液损伤；4） 冻干血小板复水优化实验研究，建立了最佳复水方案：预复水温度35~37℃，对于1mL及2mL冻干血小板样品，最佳预复水时间分别为15min和90min，最佳复水溶液为75%血浆溶液，预复水达到的最佳含水量范围约为4.8%~6.1%；5）研究了一套适用于科研、临床及野战等场合的冻干哺乳动物细胞预复水装置及方法；6）此外，还对大容量血小板以及人骨髓间充质干细胞的冻干保存技术进行了初步研究，恢复率均达到50%以上。上述研究成果将为冻干血小板技术的大剂量化、临床化奠定基础，对其他哺乳动物细胞的冻干保存研究也具有借鉴意义，同时，为工程热物理、生物医学等学科的交叉做出贡献。