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俄勒冈州立大学的研究人员迈出了重要的一步，朝着更方便，更便宜的方式保护哺乳动物细胞进行体外受精，物种保护，细胞治疗和其他目的。
该方法是干燥 - 从细胞中除去水 - 并且显示出作为通过液氮冷冻保存的替代方案的希望。
液氮的沸点为零下320华氏度，而干燥的细胞可能存储在传统的冰柜或冰箱中。
“在液氮中储存成本相对较高，运输过程中对低温的要求也不方便，”俄勒冈州立大学生物工程学副教授Adam Higgins说。
使细胞稳定以便以干燥状态储存需要除去足够的水，使剩余的基质形成非结晶的玻璃状固体。
“干燥解决方案最重要的性能特征之一是它能够形成这种玻璃，”希金斯说。“这就是将分子结构锁定到位并防止降解化学反应的原因。因此，玻璃化转变温度 - 玻璃状固体形成的点 - 是设计细胞干燥程序的关键参数。这个温度最终决定了生物样本的适当储存温度。“
希金斯与俄勒冈州立大学工程学院以及奥古斯塔大学和维拉诺瓦大学的合作者一起研究各种可能的干燥介质的玻璃化转变温度以及水分含量如何影响温度。
“我们的目的是朝着了解这些混合物的玻璃化转变温度迈出一步，我们肯定会这样做，”他说。他们研究了糖和聚合物的水溶液，以及可以渗透细胞膜并用于冷冻保存的化合物：乙二醇，丙二醇和二甲基亚砜，或DMSO。
研究人员将溶液干燥至不同的水分含量，然后使用差示扫描量热法测量玻璃化转变温度。“复杂的多组分解决方案的玻璃化转变数据相对稀缺，”希金斯说。“但正如我们所料，玻璃化转变温度随着含水量的降低而增加。”
例如，在磷酸盐缓冲盐水中含有0.1摩尔浓度海藻糖的培养基中，温度范围从完全干燥样品的约360度开尔文到约220开尔文温度。水质量分数为0.4。零度开尔文是绝对零度，等于零下273.15摄氏度。
“向溶液中加入聚合物可提高玻璃化转变温度，”他说。“添加渗透性冷冻保护剂会减少它。”
一般来说，研究人员发现他们使用的聚合物 - 聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和Ficoll - 具有稳定作用;将它们加入含有海藻糖和磷酸盐缓冲盐水的干燥培养基中可在任何水分含量下显着提高玻璃化转变温度。
向混合物中加入DMSO，乙二醇或丙二醇以依赖于浓度的方式降低玻璃化转变温度。
“为了在干燥状态下稳定储存，人们认为玻璃化转变温度应该比储存温度高50度左右，”希金斯说。“因此，在磷酸盐缓冲盐水中含有0.1摩尔浓度的海藻糖和10%PVP的干燥溶液需要干燥至约5%的水质量分数，以便在室温下稳定储存。为了储存在冰箱中，干燥至约9%的水含量就足够了。添加膜透性冷冻保护剂可以保护细胞内细胞器，但增加必要的干燥程度。“
结果表明，含有0.25摩尔浓度的冷冻保护剂的干燥溶液的室温储存是不可行的。但是，这种解决方案似乎有可能在干燥后分别在标准冰箱或冷冻机中达到约3%和6%的水质量分数。
