真空冷凍干燥技術(shù)在細(xì)胞生物學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用

近年來(lái)，研究發(fā)現(xiàn)有機(jī)溶劑的存在可以影響溶液的凍結(jié)特性，進(jìn)而可能影響干燥速率和凍干品的外觀。叔丁醇作為有機(jī)溶劑的一種，深受眾多研究者關(guān)注，但是它對(duì)紅細(xì)胞冷凍干燥過(guò)程的影響如何，對(duì)紅細(xì)胞回收率是否有影響也從未見(jiàn)報(bào)導(dǎo)過(guò)。專(zhuān)家指出，滲透性保護(hù)劑與非滲透性保護(hù)劑的聯(lián)合使用能達(dá)到較好的冷凍前脫水目的。采用40%滲透性保護(hù)劑甘油對(duì)紅細(xì)胞進(jìn)行預(yù)處理，再加入非滲透性?xún)龈杀Ｗo(hù)劑進(jìn)行凍干的方法來(lái)研究滲透性保護(hù)劑預(yù)處理對(duì)紅細(xì)胞凍干效果的影響。采用無(wú)損的微CT掃描技術(shù)，對(duì)正在升華過(guò)程的紅細(xì)胞樣品進(jìn)行掃描觀察，以期探索叔丁醇對(duì)干燥過(guò)程的影響。通過(guò)對(duì)凍干紅細(xì)胞樣品進(jìn)行CT掃描，計(jì)算得到孔隙率，判斷甘油對(duì)紅細(xì)胞體積的影響，認(rèn)識(shí)叔丁醇濃度對(duì)冰晶大小的影響。利用血球計(jì)數(shù)板進(jìn)行凍干前后細(xì)胞計(jì)數(shù)，得到甘油和叔丁醇的共同作用情況。

在紅細(xì)胞冷凍干燥過(guò)程中，利用微CT掃描技術(shù)進(jìn)行樣品升華干燥過(guò)程的定時(shí)掃描觀察，并對(duì)凍干品進(jìn)行內(nèi)部結(jié)構(gòu)掃描分析，同時(shí)計(jì)算得到各個(gè)樣品的孔隙率值。對(duì)凍干后的樣品，采用三步法復(fù)水，用血細(xì)胞計(jì)數(shù)板進(jìn)行檢測(cè)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，有機(jī)溶劑叔丁醇可以加速凍干過(guò)程，縮短干燥時(shí)間，并且濃度為10%的比5%的顯著。在升華過(guò)程中，孔隙率呈下降的趨勢(shì)。最高的孔隙率出現(xiàn)在含有10%叔丁醇的經(jīng)甘油預(yù)處理的保護(hù)劑配方中。經(jīng)過(guò)甘油預(yù)處理，細(xì)胞的恢復(fù)率得到了明顯的提高，而叔丁醇的加入，導(dǎo)致一定程度上的恢復(fù)率下降。

富睿捷原位凍干機(jī)Mercury系列0.1㎡、0.3㎡機(jī)型，不僅可以做凍干處理，還能真正實(shí)現(xiàn)整個(gè)凍干過(guò)程可控，使得樣品凍干效率更高，能耗更低，凍干的品質(zhì)更佳，樣品結(jié)果均一性高，凍干工藝的重復(fù)性好。另外，還可以實(shí)現(xiàn)凍干工藝的摸索，優(yōu)化，放大工藝，共晶點(diǎn)測(cè)試等。制冷系統(tǒng)采用自主研發(fā)混合制冷技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)溫度更低，穩(wěn)定性更好。不銹鋼冷阱的冷凝溫度達(dá)-80°C左右，凍干倉(cāng)真空度可達(dá) 0.2Pa。紅細(xì)胞樣品凍結(jié)至-50°C左右，保持1h后開(kāi)始抽真空，一次干燥擱板溫度為-30°C，持續(xù)30h；二次干燥溫度為10°C，持續(xù)10h，真空度低于10Pa。

原位凍干機(jī)優(yōu)勢(shì)：

• 內(nèi)置直立式不銹鋼冷阱盤(pán)管，能夠捕獲樣品凍干過(guò)程中升華的水汽，使得凍干倉(cāng)里的水汽更少，避免水汽在凍干倉(cāng)內(nèi)形成內(nèi)循環(huán)，讓倉(cāng)體內(nèi)的水汽液化成液滴附著在樣品，整個(gè)過(guò)程是放熱反應(yīng)，如若處理不當(dāng)會(huì)造成有些樣品融化、變質(zhì)或坍塌等；

• 標(biāo)配高精度皮拉尼真空計(jì)，保證真空度的準(zhǔn)確性，能夠更好的完成凍干實(shí)驗(yàn)，最終實(shí)現(xiàn)品質(zhì)、效率，能耗的平衡；

• 標(biāo)配凍干終點(diǎn)判定系統(tǒng)，系統(tǒng)可以提醒用戶(hù)樣品是否凍干完成，十分便利，避免采樣檢測(cè)，外掛檢測(cè)等，讓整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程省時(shí)，省心，省力。

• 預(yù)凍溫度可達(dá)-80℃，可充分保證樣品凍結(jié)狀態(tài)，做好樣品的預(yù)凍處理，也保證了諸如一些低共晶點(diǎn)樣品不會(huì)因?yàn)闇囟炔粔蚨诨蝾A(yù)凍不結(jié)實(shí)等問(wèn)題。

• 隔板溫度范圍-55℃到55℃；更大的溫度調(diào)控范圍，為凍干曲線(xiàn)摸索和優(yōu)化，工藝放大提供便利條件，提供更大范圍的凍干過(guò)程的隔板溫度調(diào)控，實(shí)現(xiàn)凍干效率的提升，包括探尋最佳的凍干曲線(xiàn)等。

• 隔板的溫差為±1℃，能夠保證均一性，合格率更高。

微CT技術(shù)可以無(wú)損的對(duì)物料內(nèi)部進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)把微CT掃描技術(shù)引入到紅細(xì)胞冷凍干燥中，進(jìn)行干燥過(guò)程的定時(shí)掃描觀察，并對(duì)凍干品進(jìn)行內(nèi)部結(jié)構(gòu)重構(gòu)分析，得到結(jié)論為有機(jī)溶劑叔丁醇可以加速凍干過(guò)程，縮短干燥時(shí)間，10%濃度的叔丁醇效果比5%的顯著很多；在升華過(guò)程中，孔隙率呈下降的趨勢(shì)，因?yàn)橛墒宥〈夹纬傻尼槧畋Ш透视皖A(yù)處理所導(dǎo)致的細(xì)胞體積增大，最高的孔隙率出現(xiàn)在含有10%叔丁醇的經(jīng)甘油預(yù)處理的保護(hù)劑配方中，經(jīng)過(guò)甘油預(yù)處理，細(xì)胞的恢復(fù)率得到了顯著的提高，而加入叔丁醇，細(xì)胞的恢復(fù)率又顯著下降。由于叔丁醇升華過(guò)程留下了管狀通道含10%叔丁醇的保護(hù)劑配方可以更好的保持細(xì)胞的完整性。