本文關(guān)鍵詞：血小板凍干保存中預(yù)凍和預(yù)復(fù)水過程的理論和實(shí)驗(yàn)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：冷凍干燥保存法是血小板長期穩(wěn)定保存的一種理想方法。目前針對人血小板的凍干保存已進(jìn)行了較多的實(shí)驗(yàn)研究,但血小板凍干復(fù)水后的細(xì)胞形態(tài)、超微結(jié)構(gòu)及某些功能指標(biāo)仍較新鮮血小板有較大差距,此外大容量血小板的凍干和復(fù)水過程面臨著傳熱傳質(zhì)條件的限制,需要對其中的熱物理問題進(jìn)行研究。本文主要針對血小板凍干保存中的預(yù)凍和預(yù)復(fù)水環(huán)節(jié),從熱物理角度出發(fā)開展了以下實(shí)驗(yàn)和理論研究：1.實(shí)驗(yàn)測量了水、氯化鈉和凍干保護(hù)劑海藻糖、牛血清白蛋白或羥乙基淀粉組成的三元、四元溶液的平衡凍結(jié)點(diǎn)；比較了計(jì)算凍結(jié)點(diǎn)的多項(xiàng)式加和法和滲透維里方程混合法則,發(fā)現(xiàn)前者計(jì)算結(jié)果更接近實(shí)驗(yàn)值；提出了根據(jù)水/氯化鈉/非電解質(zhì)溶液的凍結(jié)點(diǎn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合得到非電解質(zhì)的修正系數(shù),進(jìn)而計(jì)算四元溶液凍結(jié)點(diǎn)的方法,計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值的平均標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.46℃。2.實(shí)驗(yàn)測量了上述三元、四元溶液的共晶點(diǎn)溫度瓦Teu和濃度Weu,玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg,最大凍結(jié)濃縮濃度W'g和對應(yīng)的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度T'g,初始融化溫度T'm。發(fā)現(xiàn)在最大凍結(jié)濃縮點(diǎn)處,不可凍結(jié)水質(zhì)量與溶質(zhì)質(zhì)量之間存在比例關(guān)系；提出了單位質(zhì)量溶質(zhì)對應(yīng)的不可凍結(jié)水質(zhì)量基本不變的假設(shè),得到了根據(jù)溶液組成計(jì)算多元凍干保護(hù)劑溶液Wg'、Tg'和T'm的方法,T'g和T'm的計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值之間的平均標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為1.95℃和3.23℃。3.建立了基于凍干保護(hù)劑溶液相圖的、血小板預(yù)凍過程的數(shù)值模型,分析了降溫速率、凍干保護(hù)劑溶液組成、細(xì)胞內(nèi)海藻糖加載量和滲透性低溫保護(hù)劑的添加量對細(xì)胞內(nèi)溶液狀態(tài)的影響：增大凍干保護(hù)劑溶液的初始同滲重摩可以減小細(xì)胞內(nèi)溶液的過冷度△Tsin;增大細(xì)胞內(nèi)海藻糖的加載量,細(xì)胞內(nèi)溶液過冷度△Tsin;和剩余水分含量增大；增大保護(hù)劑溶液中二甲基亞砜的濃度,細(xì)胞內(nèi)剩余水分含量增加,細(xì)胞內(nèi)溶液玻璃化轉(zhuǎn)變溫降低。4.實(shí)驗(yàn)研究了凍干血小板的水蒸氣吸附特性,發(fā)現(xiàn)占干物質(zhì)體積5%的血小板會對樣品的水蒸氣吸附等溫線和等量吸附熱產(chǎn)生顯著性影響,凍干血小板的單分子層水分含量與最佳平均預(yù)復(fù)水含量吻合；根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合得到瓶裝凍干血小板的水蒸氣擴(kuò)散系數(shù),模擬了不同溫濕度條件和凍干血小板厚度對預(yù)復(fù)水過程的影響：37℃時(shí)將環(huán)境濕度從85%降低到65%,3.5mm厚度凍干血小板的平均水分含量達(dá)到單分子層水分含量所需時(shí)間從48min增大到93min,但樣品內(nèi)部的水分含量分布更加均勻。本文得到的多元凍干保護(hù)劑溶液相圖數(shù)據(jù)及其計(jì)算方法,血小板預(yù)凍過程模擬結(jié)果,凍干血小板水蒸氣吸附特性以及預(yù)復(fù)水過程模擬結(jié)果,對血小板凍干/復(fù)水過程的優(yōu)化具有參考價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：血小板 冷凍干燥 多元溶液 相圖 數(shù)學(xué)模型 水蒸氣吸附 預(yù)復(fù)水
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：R318.52;R331.143
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-8
• Abstract8-14
• 主要符號表14-16
• 1 緒論16-37
• 1.1 血小板保存概述16-18
• 1.1.1 血小板概述16
• 1.1.2 血小板的保存方法16-17
• 1.1.3 冷凍干燥保存17-18
• 1.2 血小板凍干保存中受到的損傷18-21
• 1.2.1 低溫和冷凍損傷19-20
• 1.2.2 干燥和復(fù)水損傷20-21
• 1.3 血小板凍干保存的實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)展21-28
• 1.3.1 “固定劑保護(hù)法”21-22
• 1.3.2 “海藻糖保護(hù)法”22-24
• 1.3.3 其他保護(hù)劑的選擇24-25
• 1.3.4 冷凍干燥過程參數(shù)優(yōu)化25-27
• 1.3.5 復(fù)水條件優(yōu)化27-28
• 1.4 熱力學(xué)在凍干保存中的應(yīng)用28-36
• 1.4.1 凍干保存和復(fù)水過程的熱力學(xué)描述29-30
• 1.4.2 凍干保護(hù)劑溶液的熱物理參數(shù)30-32
• 1.4.3 細(xì)胞懸浮液的冷凍模型32-33
• 1.4.4 一次、二次干燥過程的傳熱傳質(zhì)模型33-34
• 1.4.5 水蒸氣吸附特性研究34-36
• 1.5 本文研究內(nèi)容36-37
• 2 三元、四元凍干保護(hù)劑溶液平衡凍結(jié)線的研究37-62
• 2.1 材料與方法37-41
• 2.1.1 溶液配制和純度檢測37-38
• 2.1.2 多元溶液組分和濃度的表達(dá)方式38
• 2.1.3 差示掃描量熱儀(DSC)測量38-40
• 2.1.4 冰點(diǎn)滲透壓儀測量40
• 2.1.5 溶液凍結(jié)點(diǎn)與同滲重摩的換算關(guān)系式40-41
• 2.2 多元溶液平衡凍結(jié)點(diǎn)的擬合與計(jì)算方法41-43
• 2.2.1 多項(xiàng)式加和法(PSM)41
• 2.2.2 滲透維里方程(OVE)41-43
• 2.2.3 數(shù)據(jù)擬合和分析43
• 2.3 結(jié)果和討論43-56
• 2.3.1 多元溶液平衡凍結(jié)點(diǎn)的測量結(jié)果43-48
• 2.3.2 多元凍干保護(hù)劑溶液平衡凍結(jié)點(diǎn)的擬合與計(jì)算48-52
• 2.3.3 PSM和OVE的比較討論52-56
• 2.4 含氯化鈉的多元溶液凍結(jié)點(diǎn)計(jì)算方法的改進(jìn)56-61
• 2.4.1 三元溶液凍結(jié)點(diǎn)的擬合56-58
• 2.4.2 四元溶液凍結(jié)點(diǎn)的計(jì)算58-61
• 2.5 本章小節(jié)61-62
• 3 三元、四元凍干保護(hù)劑溶液相圖的研究62-86
• 3.1 材料與方法62-66
• 3.1.1 溶液配制62
• 3.1.2 差示掃描量熱儀(DSC)測量62-63
• 3.1.3 多元溶液玻璃化轉(zhuǎn)變溫度線的擬合63-64
• 3.1.4 共晶濃度和最大凍結(jié)濃縮濃度的確定64-66
• 3.2 多元凍干保護(hù)劑溶液的相圖66-75
• 3.2.1 水/氯化鈉/海藻糖三元溶液的相圖66-68
• 3.2.2 水/氯化鈉/BSA和水/氯化鈉/HES三元溶液的相圖68-70
• 3.2.3 水/氯化鈉/海藻糖/BSA和水/氯化鈉/海藻糖/HES四元溶液的相圖70-73
• 3.2.4 小節(jié)討論73-75
• 3.3 多元溶液最大凍結(jié)濃縮濃度與溶液組成的關(guān)系探討75-79
• 3.4 多元凍干保護(hù)劑溶液T'_g和T'_m值的預(yù)測79-85
• 3.4.1 關(guān)系式推導(dǎo)79-82
• 3.4.2 計(jì)算結(jié)果驗(yàn)證82-85
• 3.5 本章小節(jié)85-86
• 4 血小板預(yù)凍過程的數(shù)值模擬86-106
• 4.1 數(shù)學(xué)模型86-94
• 4.1.1 問題描述86-87
• 4.1.2 模型假設(shè)87-88
• 4.1.3 模型方程88-91
• 4.1.4 模型參數(shù)91-94
• 4.1.5 方程求解94
• 4.2 結(jié)果和討論94-104
• 4.2.1 降溫速率的影響94-95
• 4.2.2 胞外凍干保護(hù)劑組成的影響95-98
• 4.2.3 細(xì)胞內(nèi)海藻糖加載量的影響98-99
• 4.2.4 滲透性保護(hù)劑二甲基亞砜的影響99-101
• 4.2.5 假設(shè)細(xì)胞內(nèi)溶液為理想溶液的影響101-102
• 4.2.6 胞膜對水的滲透活化能的影響102-103
• 4.2.7 細(xì)胞外溶液過冷度的影響103-104
• 4.3 本章小節(jié)104-106
• 5 凍干血小板的水蒸氣吸附特性研究106-127
• 5.1 材料與方法106-113
• 5.1.1 凍干樣品的制備及剩余水分含量測量106-107
• 5.1.2 水蒸氣吸附等溫線測量107-109
• 5.1.3 量熱法測量水蒸氣等量吸附熱109-111
• 5.1.4 動態(tài)水蒸氣擴(kuò)散吸附過程研究111-113
• 5.2 結(jié)果和討論113-125
• 5.2.1 水蒸氣吸附等溫線113-118
• 5.2.2 水蒸氣等量吸附熱118-121
• 5.2.3 瓶裝凍干血小板的水蒸氣擴(kuò)散系數(shù)121-123
• 5.2.4 凍干血小板預(yù)復(fù)水過程的理論分析和模擬123-125
• 5.3 本章小節(jié)125-127
• 6 結(jié)論與展望127-131
• 6.1 主要工作和結(jié)論127-128
• 6.2 主要創(chuàng)新點(diǎn)128-129
• 6.3 研究展望129-131
• 參考文獻(xiàn)131-143
• 附錄143-151
• 攻讀博士期間論文以及專利情況151

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本文編號：314598