装载海藻糖于红细胞的微流控芯片

发布时间：2020-04-01 22:33

【摘要】：冻干保存是室温下长期储存红细胞的有效方法之一,但此方法在冷冻的过程中细胞膜会严重损伤,在干燥的过程中细胞结构完整性会丧失,从而导致细胞死亡。因此,在红细胞冷冻干燥前加入保护剂是关键、必要的一步。新近的研究表明,装载于红细胞内的海藻糖可以保护红细胞降低冷冻干燥损伤,但是海藻糖对细胞膜具有非渗透性,即不能自发地穿透红细胞膜。当前,虽然已有一些方法可促使海藻糖透膜进入红细胞,但是这些方法通常手动操作、过程较多且处理时间较长,此外装载策略各式各样,缺乏统一标准。据此,本文设计并加工了一种基于低渗休克法的红细胞海藻糖装载微装置/微流控芯片(Trehalose Loading Microdevice;TLM),可以快速、连续和自动地产生负载海藻糖的红细胞。本文的主要内容如下:(1)设计并加工了TLM。本文的TLM由有机玻璃加工而成,可分为三个区域。在包载区,低渗溶液致使膜孔打开,海藻糖通过膜孔装载到膜内;在封装区,高渗溶液致使膜孔闭合,海藻糖装载于红细胞内;在膜交换区,用生理盐水洗涤负载海藻糖的红细胞以除去血红蛋白分子和细胞碎片,并将细胞外溶液恢复到等渗状态。基于预实验确定装载和封装时间以及海藻糖浓度,基于S形混合器快速混合溶液,基于基尔霍夫电流和电压定律设计尺寸参数。(2)从理论上和实验上分析了混合器和膜交换区的性能。在理论上,通过纳维-斯托克斯方程模拟流体流动,通过对流-扩散方程模拟物质输运,从而确认了混合器和膜交换区的功能。在实验上,通过荧光显微镜成像,基于荧光素分布,研究了混合器和膜交换区的性能;基于膜交换区海藻糖出口浓度变化,进一步分析了交换区的物质交换能力。结果表明:在设定实验条件下,本文设计的混合器能快速地混合溶液,膜交换效率达到了50%以上。(3)评估了 TLM的性能、研究了影响TLM性能的因素并初步开展了红细胞冻干冻融实验研究。结果表明:在设定实验条件下,人红细胞的海藻糖包载率在～2 min内达到～21 mM,红细胞溶血率和回收率分别为～17%和～74%;猪红细胞的海藻糖包载率在～2 min内达到～30 mM,红细胞溶血率和回收率分别为～15%和～76%。在低渗海藻糖浓度较低、溶液流速较小、红细胞压积较低的情况下,TLM的包载率较高。此外,本文初步实现了装载有海藻糖的人和猪红细胞的冻干冻融保存,但回收率有待提高。本文TLM可以替代人工自动装载海藻糖于红细胞。本研究不但提供了一种片上封装海藻糖于红细胞的方法,也促进了生物芯片自动化进程。
【图文】：

示意图,海藻糖,电穿孔法,红细胞

使得最终的红细胞压积约为１５％；进一步将得到的混合物均匀重悬，并逡逑放置于预设好的培养箱中进行培养（基于聚合物法的红细胞装载海藻糖的示意逡逑图见图１．３）。逡逑在聚合物法中，经过改性的ＰＰ－５０聚合物可以产生更大的膜渗透性，但是逡逑由于细胞仅在聚合物中进行了温育，细胞膜的渗透性是快速可逆的。此外，将逡逑制备后的细胞在ＰＢＳ中洗涤，可以升高细胞悬浮液的ｐＨ，从而物理去除负载逡逑海藻糖的红细胞内部的聚合物分子，，并且这一过程并不影响红细胞的溶血或海逡逑藻糖负载特性（Ｌｙｎｃｈ邋ｅｔ邋ａｌ．邋２０１０）。相对于脂质体法，聚合物法可以更加有效地逡逑装载大量海藻糖于红细胞内，提高红细胞的海藻糖负载效率。但是，聚合物的逡逑制备需要大量的成本，聚合物对红细胞的生理影响也待进一步确认。逡逑聚合物逡逑？邋ＱＱ邋ｍ邋Ｑ逡逑°0°

海藻糖,红细胞,聚合物,示意图

基于ｐＨ合成生物聚合物以增加以透过红细胞膜，进而被封装于主要分为以下几种系列（Ｌｙｎｃｈ邋ｅｔ系列）、Ｌ－缬氨酸（“ＰＶ”系列）“ＰＰ”系列）。聚合物法的基本步浓度的海藻糖溶液；经过ｐＨ调胞压积约为１５％；进一步将得到中进行培养（基于聚合物法的红过改性的ＰＰ－５０聚合物可以产生进行了温育，细胞膜的渗透性是洗涤，可以升高细胞悬浮液的ｐ聚合物分子，并且这一过程并不邋ａｌ．邋２０１０）。相对于脂质体法，聚胞内，提高红细胞的海藻糖负载聚合物对红细胞的生理影响也待聚合物逡逑
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R318;TN492

【相似文献】