海藻糖糖脂

简介

人体骨髓基质干细胞已成为组织工程、细胞移植和基因治疗等领域的重要研究对象,目前对它已有低温保存的研究,而通过冷冻乾燥的方法对其进行保存国内外未见报导。实验尝试用冻乾的方法来保存骨髓基质干细胞。文中选取海藻糖、PVP、HES等作保护剂,套用差示扫描量热仪(DSC)测量其结晶温度和玻璃化转变温度;随后对加入保护剂的细胞溶液进行冻乾实验,并套用流式细胞仪对冻乾样品复水后的细胞活性进行了测定,其中30%PVP+20%海藻糖对细胞的保护效果较好,细胞成活率达到16.40%。

骨髓中含有两类组织成份:造血干细胞及其分化的子代细胞,和结缔组织(被称为基质)。在基质中除了存在着无成骨性的脂质细胞、网状细胞、内皮细胞和成纤维细胞外,还有一种独立的细胞系———基质干细胞(mesenchymalstemcells,MSCs)。它是一种成纤维细胞样的梭型贴壁细胞,与造血干细胞一样具有多分化潜能,因而日益受到人们的关注。在特定的条件下,骨髓基质干细胞可以分化形成成骨细胞(osteoblasts)、软骨细胞(chondrocytes)、成肌细胞(myoblasts)和神经细胞(neurocytes)[1.2]。MSCs易于获得、特性稳定,是组织工程中理想的种子细胞,有很好的套用前景。它的广泛套用使其保存问题备受关注。目前,多採用-196℃的深低温保存,但液氮费和管理费用相当昂贵,所以有必要探索新的保存方法。

冷冻乾燥技术是在低温真空下乾燥製品,乾燥后体积、形状基本不变,物质呈海绵状,无乾缩;复水时能够迅速还原成原来的性状;能够除去物质中90%以上的水分,製品的保存期长,而且在保存过程中可以置于室温下保存;且便于长途运输。由于以上这些无可比拟的优越性,冻乾保存倍受人们的关注,但由于活体细胞结构的複杂性,对其冻乾保存一直是尚未解决的难题,仍然处于探索阶段[4～6]。对人体骨髓基质干细胞进行冻乾实验研究,选取了几种保护剂,并套用差示扫描量热仪(DSC)对加入不同保护剂的细胞悬液的结晶温度以及其最大浓缩玻璃化转变温度进行了测定;随后对样品进行冷冻乾燥实验;并套用流式细胞仪对冻乾结果进行了活性检测。

在许多生物製品的冷冻乾燥过程中,常常採用低聚糖,尤其是二糖作为保护剂。这是因为二糖既能在冻结过程中起到低温保护剂的功能,又能在乾燥脱水过程中起到脱水保护剂的作用。在生物製品的冷冻乾燥配方中,海藻糖较常用,它具有较好的保护能力,对于海藻糖的保护机理,Crowe等认为:(1)海藻糖的水合分子半径要比其它糖(如蔗糖、葡糖糖)大2.5倍,这使得它的水合分子独立于被保护的蛋白质的水合分子之外,从而起到稳定蛋白质、保护细胞膜和细胞内重要的膜结构的作用;(2)海藻糖能够降低乾态膜脂的熔点,从而避免了在复水过程中膜的相变;(3)海藻糖能够形成稳定的二水化合物。在有少量水分存在时,这些二水化合物能防止水分与未水合的海藻糖结合,从而保持较高的玻璃化温度。这样冻乾后的样品即便在较为潮湿的环境中也可保存较长时间。