發(fā)布時間：2017-10-03 09:43

  本文關(guān)鍵詞：冷凍保護劑對神經(jīng)干細(xì)胞球?qū)脒^程的研究

  更多相關(guān)文章： 神經(jīng)干細(xì)胞球 保護劑導(dǎo)入模型 因素分析 滲透損傷 激光全息干涉

【摘要】：神經(jīng)干細(xì)胞(Neural Stem cells)的發(fā)現(xiàn)為治療神經(jīng)系統(tǒng)的疑難雜癥帶來了新的希望。但神經(jīng)干細(xì)胞不易獲得,來源非常有限,早已不能滿足臨床治療和科學(xué)研究日益增加的需求,因此迫切需要開辟獲取大量神經(jīng)干細(xì)胞的新途徑。合理且可行的解決之道是建立神經(jīng)干細(xì)胞庫,對體外培養(yǎng)、擴增得到的早期神經(jīng)干細(xì)胞進行凍存,才可能實現(xiàn)規(guī)�；瘧�(yīng)用。成球狀生長的神經(jīng)干細(xì)胞要比單細(xì)胞懸液更具活力,在低溫保存中也更具有保護價值。冷凍保護劑(Cryoprotectant, CPA)的導(dǎo)入步驟是神經(jīng)球進行低溫保存過程中最為重要的環(huán)節(jié),然而這一過程的傳質(zhì)機理尚未得到系統(tǒng)、深入的研究。本文希望通過模擬保護劑對神經(jīng)球的導(dǎo)入過程,更好的了解保護劑滲透神經(jīng)球的傳質(zhì)機理,從而優(yōu)化導(dǎo)入程序,提高神經(jīng)干細(xì)胞凍存復(fù)溫后的存活率。 本文基于多孔介質(zhì)滲透模型,將神經(jīng)球內(nèi)部分為細(xì)胞外空間和內(nèi)空間,并給出了神經(jīng)球中每一層神經(jīng)干細(xì)胞的分布。在細(xì)胞外空間利用Fick擴散模型,結(jié)合兩參數(shù)模型的跨膜擴散方程,建立了保護劑在細(xì)胞內(nèi)、外的傳質(zhì)方程。借助控制容積法對傳質(zhì)方程進行化簡,然后利用C語言程序求解,得到了保護劑在神經(jīng)球內(nèi)部——細(xì)胞外、內(nèi)空間各自的濃度分布；隨后利用細(xì)胞內(nèi)外濃度差,求得每一層神經(jīng)干細(xì)胞的體積變化。同時以體積變化為依據(jù),結(jié)合正交數(shù)值試驗分析了在CPA導(dǎo)入過程中影響神經(jīng)干細(xì)胞體積變化的因素,接下來采用分步導(dǎo)入和連續(xù)梯度導(dǎo)入研究了保護劑滲透壓和導(dǎo)入時間對細(xì)胞體積變化的影響,對CPA導(dǎo)入過程進行了優(yōu)化。最后搭建了激光全息干涉平臺,利用濃度同折射率的線性關(guān)系,通過干涉條紋的變化考察了乙醇——水體系中乙醇的濃度分布和CPA在導(dǎo)入過程中的濃度分布。 模擬結(jié)果表明,細(xì)胞外空間的保護劑濃度變化較快,1mol·L-1DMSO導(dǎo)入半徑為60μm的神經(jīng)球時,在球表面處不到10s接近平衡,接近球中心處20s后接近平衡；由于跨膜傳質(zhì)阻力的影響,細(xì)胞內(nèi)空間的保護劑濃度變化較為平緩,約在50s左右達到平衡；神經(jīng)球內(nèi)不同位置的神經(jīng)干細(xì)胞體積變化相差不大,球中心的細(xì)胞體積變化程度略大于表面處的細(xì)胞。保護劑濃度、Lp和ω的改變對細(xì)胞體積變化影響顯著：高濃度會導(dǎo)致細(xì)胞體積劇烈變化,減小Lp和增大ω可以顯著改善導(dǎo)入過程細(xì)胞體積變化。保護劑的擴散系數(shù)和神經(jīng)球尺寸的改變則對細(xì)胞體積變化影響較小。導(dǎo)入高濃度保護劑時,可以采用等滲透壓差、滲透時間間隔逐漸減小的分步導(dǎo)入方法,分步導(dǎo)入以四步法較好。合適的連續(xù)梯度導(dǎo)入方案應(yīng)是低濃度差和短平衡時間的合理組合,凸曲線導(dǎo)入方式效果最好。 激光干涉實驗表明,乙醇——水體系中離相界面越近,條紋偏移量越大,傳質(zhì)越強,濃度越低；隨著時間的推移,傳質(zhì)邊界層的厚度也隨之增加,濃度變化越大。該裝置可以觀察到保護劑導(dǎo)入過程中微流控芯片內(nèi)的干涉條紋變化,但需要改進裝置,提高分辨率以滿足測量保護劑在細(xì)胞周圍濃度分布的需求。
【關(guān)鍵詞】：神經(jīng)干細(xì)胞球 保護劑導(dǎo)入模型 因素分析 滲透損傷 激光全息干涉
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：R329
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 引言11-12
• 1 文獻綜述12-29
• 1.1 神經(jīng)干細(xì)胞12-14
• 1.1.1 神經(jīng)干細(xì)胞的概念12
• 1.1.2 神經(jīng)干細(xì)胞的鑒定和培養(yǎng)方式12-14
• 1.1.3 神經(jīng)干細(xì)胞的應(yīng)用價值14
• 1.2 低溫保存14-19
• 1.2.1 低溫保存技術(shù)的發(fā)展14-15
• 1.2.2 低溫傷害15-16
• 1.2.3 低溫保存方法16-17
• 1.2.4 冷凍保護劑17-19
• 1.3 生物傳質(zhì)模型19-28
• 1.3.1 細(xì)胞傳質(zhì)模型19-22
• 1.3.2 組織傳質(zhì)模型22-25
• 1.3.3 果蔬脫水模型25-26
• 1.3.4 多組分傳質(zhì)模型26-27
• 1.3.5 其他模型27-28
• 1.4 建立保護劑對神經(jīng)干細(xì)胞球?qū)肽Ｐ偷囊饬x28
• 1.5 本文的研究思路28-29
• 2 冷凍保護劑對神經(jīng)干細(xì)胞球?qū)脒^程的模擬分析29-53
• 2.1 概述29
• 2.2 數(shù)學(xué)模型29-31
• 2.2.1 神經(jīng)干細(xì)胞球模型結(jié)構(gòu)29-30
• 2.2.2 傳質(zhì)方程30-31
• 2.2.3 初始條件和邊界條件31
• 2.3 數(shù)學(xué)計算31-37
• 2.3.1 控制容積法31-34
• 2.3.2 求解思路34-36
• 2.3.3 程序設(shè)計36
• 2.3.4 模型驗證36-37
• 2.4 結(jié)果和討論37-52
• 2.5 小結(jié)52-53
• 3 保護劑導(dǎo)入過程的影響因素分析和優(yōu)化53-59
• 3.1 概述53
• 3.2 影響因素的篩選53-54
• 3.3 交數(shù)值試驗方案設(shè)計54-55
• 3.4 結(jié)果與討論55-58
• 3.5 小結(jié)58-59
• 4 冷凍保護劑導(dǎo)入程序的優(yōu)化59-71
• 4.1 概述59
• 4.2 分步導(dǎo)入模擬59-64
• 4.2.1 兩步導(dǎo)入60-63
• 4.2.2 四步導(dǎo)入63-64
• 4.3 連續(xù)梯度導(dǎo)入模擬64-67
• 4.4 結(jié)果與討論67-70
• 4.5 小結(jié)70-71
• 5 保護劑導(dǎo)入神經(jīng)干細(xì)胞傳質(zhì)過程的觀測71-88
• 5.1 概述71
• 5.2 激光全息干涉系統(tǒng)71-74
• 5.2.1 激光全息干涉原理71-72
• 5.2.2 實時全息干涉條紋與折射率的關(guān)系72-74
• 5.3 神經(jīng)干細(xì)胞的培養(yǎng)74-77
• 5.3.1 mNSCs原代培養(yǎng)74-75
• 5.3.2 mNSCs繼代培養(yǎng)75-76
• 5.3.3 免疫熒光鑒定76-77
• 5.4 傳質(zhì)過程的觀測77-81
• 5.4.1 醇在水中的擴散77-79
• 5.4.2 DMSO對mNSCs的導(dǎo)入79-81
• 5.5 結(jié)果與討論81-87
• 5.5.1 mNSCs生長狀態(tài)81
• 5.5.2 mNSCs特異性蛋白表達81-83
• 5.5.3 醇—水體系中乙醇濃度的分布83-85
• 5.5.4 微流控芯片內(nèi)干涉條紋變化分析85-87
• 5.6 小結(jié)87-88
• 結(jié)論88-89
• 參考文獻89-95
• 附錄A 英文詞匯縮寫表95-96
• 附錄B 主要縮寫名稱96-97
• 附錄C 程序基本內(nèi)容97-99
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況99-100
• 致謝100-101

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本文編號：964510