低温冷冻过程中胞内冰晶生长机制与应用研究

发布时间：2022-12-04 18:36

　　低温造成的直接细胞损伤,与组织冷冻及复温过程中形成的胞内冰晶有密切关系。理解胞内冰晶形成与生长机制,对于肿瘤低温手术以及重要细胞和组织的成功保存有着重要的意义。然而,由于胞内冰晶形成和生长的速率太快,传统成像手段无法捕捉到这一瞬间过程以及胞内冰晶的生长细节,这阻碍了人们对于胞内冰晶形成机理的认识。因此,本论文在传统低温显微技术中引入了高速CMOS成像系统,结合优化的成像条件和图像处理方法,首次成功地观察到了在贴壁人乳腺癌细胞系（MCF-7）和人脐静脉内皮细胞系（HUVEC）细胞内的冰晶形成和生长的清晰结构,并深入比较了在有接种和无接种冰晶条件下,胞内冰晶生长和重结晶现象的不同特点。研究发现,在有接种冰晶条件下,无论是内皮细胞还是乳腺癌细胞,其胞内冰晶总是在较靠近细胞核的细胞膜上成核。随后,冰晶向细胞核方向生长,在覆盖整个核内空间后再次进入细胞质。细胞核内冰晶生长速率要远远大于细胞质中。胞内冰晶的形态受降温速率的影响较大,且在复温过程中没有出现重结晶现象。而在没有接种冰晶条件下,胞内冰晶出现的温度范围要小得多,且枝状形态不易辨认,受降温速率影响很小,在复温过程中可观察到重结晶现象。此外,... 

【文章页数】：116 页

【学位级别】：博士

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摘要
ABSTRACT
主要符号对照表
第一章 绪论
    1.1 低温手术与低温保存
        1.1.1 肿瘤低温手术治疗
        1.1.2 低温保存技术
    1.2 低温损伤与胞内冰晶
        1.2.1 胞内冰晶形成机理
        1.2.2 胞内冰晶的观察与成像研究方法
        1.2.3 胞内冰晶发生模型预测研究
        1.2.4 胞内冰晶与细胞损伤检测
        1.2.5 胞内冰晶形成的影响因素
    1.3 低温医学应用与胞内冰晶
        1.3.1 乳腺癌低温手术治疗与胞内冰晶
        1.3.2 卵母细胞低温保存与胞内冰晶
    1.4 本课题的研究目标、内容与意义
第二章 实验材料与方法
    2.1 HUVEC 和MCF-7 细胞冷冻实验
        2.1.1 HUVEC 和MCF-7 细胞培养
        2.1.2 低温显微成像系统
        2.1.3 冷冻和复温策略
        2.1.4 统计学方法
    2.2 鹿鼠卵母细胞冷冻实验
        2.2.1 鹿鼠卵母细胞的获取
        2.2.2 低温显微成像系统
        2.2.3 卵母细胞冷冻实验策略
第三章 胞内冰晶生长机制及细胞损伤的实验研究
    3.1 胞内冰晶形成过程
    3.2 胞内冰晶生长速率
    3.3 胞内冰晶形态
    3.4 复温过程
    3.5 细胞生长程度（汇合）对胞内冰晶形成概率的影响
    3.6 肿瘤细胞胞内冰晶生长特点
        3.6.1 冷冻过程
        3.6.2 复温过程
        3.6.3 讨论
    3.7 本章小结
第四章 卵母细胞胞内冰晶生长模型及其在低温保存中的应用
    4.1 模型方程
        4.1.1 水分输送模型
        4.1.2 冰晶成核模型
        4.1.3 有限扩散冰晶生长模型
        4.1.4 冰晶体积分数
    4.2 模型参数估计
        4.2.1 细胞膜的水渗透率
        4.2.2 粘滞系数
        4.2.3 成核率参数
    4.3 计算结果与讨论
        4.3.1 临界降温速率和模型验证
        4.3.2 平衡熔点
        4.3.3 扩散系数
        4.3.4 冰晶生长参数
    4.4 计算结果与讨论
        4.4.1 临界降温速率和模型验证
        4.4.2 同相成核与异相成核对胞内冰晶形成的影响
        4.4.3 不同类型细胞的玻璃化临界降温速率
    4.5 理论模型在冷冻保存卵母细胞中的应用
        4.5.1 鹿鼠卵母细胞的胞内冰晶相关参数实验研究
        4.5.2 鹿鼠卵母细胞胞内冰晶低温显微成像研究
        4.5.3 鹿鼠卵母细胞胞内冰晶形成的数值研究
    4.6 本章小结
第五章 全文总结
    5.1 主要结论
    5.2 创新点
    5.3 研究展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文目录
附件


【参考文献】：
期刊论文
[1]Transplantation of Cryopreserved Teeth:A Systematic Review[J]. Thanaphum Osathanon.  International Journal of Oral Science. 2010(02)



本文编号：3708784