海藻糖糖脂
簡介
人體骨髓基質幹細胞已成為組織工程、細胞移植和基因治療等領域的重要研究對象,目前對它已有低溫保存的研究,而通過冷凍乾燥的方法對其進行保存國內外未見報導。實驗嘗試用凍乾的方法來保存骨髓基質幹細胞。文中選取海藻糖、ＰＶＰ、ＨＥＳ等作保護劑,套用差示掃描量熱儀(ＤＳＣ)測量其結晶溫度和玻璃化轉變溫度;隨後對加入保護劑的細胞溶液進行凍乾實驗,並套用流式細胞儀對凍乾樣品復水後的細胞活性進行了測定,其中30%ＰＶＰ+20%海藻糖對細胞的保護效果較好,細胞成活率達到16.40%。
骨髓中含有兩類組織成份:造血幹細胞及其分化的子代細胞,和結締組織(被稱為基質)。在基質中除了存在著無成骨性的脂質細胞、網狀細胞、內皮細胞和成纖維細胞外,還有一種獨立的細胞系———基質幹細胞(ｍｅｓｅｎｃｈｙｍａｌｓｔｅｍｃｅｌｌｓ,ＭＳＣｓ)。它是一種成纖維細胞樣的梭型貼壁細胞,與造血幹細胞一樣具有多分化潛能,因而日益受到人們的關注。在特定的條件下,骨髓基質幹細胞可以分化形成成骨細胞(ｏｓｔｅｏｂｌａｓｔｓ)、軟骨細胞(ｃｈｏｎｄｒｏｃｙｔｅｓ)、成肌細胞(ｍｙｏｂｌａｓｔｓ)和神經細胞(ｎｅｕｒｏｃｙｔｅｓ)[1.2]。ＭＳＣｓ易於獲得、特性穩定,是組織工程中理想的種子細胞,有很好的套用前景。它的廣泛套用使其保存問題備受關注。目前,多採用-196℃的深低溫保存[3],但液氮費和管理費用相當昂貴,所以有必要探索新的保存方法。
冷凍乾燥技術是在低溫真空下乾燥製品,乾燥後體積、形狀基本不變,物質呈海綿狀,無乾縮;復水時能夠迅速還原成原來的性狀;能夠除去物質中90%以上的水分,製品的保存期長,而且在保存過程中可以置於室溫下保存;且便於長途運輸。由於以上這些無可比擬的優越性,凍乾保存倍受人們的關注,但由於活體細胞結構的複雜性,對其凍乾保存一直是尚未解決的難題,仍然處於探索階段[4～6]。對人體骨髓基質幹細胞進行凍乾實驗研究,選取了幾種保護劑,並套用差示掃描量熱儀(ＤＳＣ)對加入不同保護劑的細胞懸液的結晶溫度以及其最大濃縮玻璃化轉變溫度進行了測定;隨後對樣品進行冷凍乾燥實驗;並套用流式細胞儀對凍乾結果進行了活性檢測。
在許多生物製品的冷凍乾燥過程中,常常採用低聚糖,尤其是二糖作為保護劑。這是因為二糖既能在凍結過程中起到低溫保護劑的功能,又能在乾燥脫水過程中起到脫水保護劑的作用。在生物製品的冷凍乾燥配方中,海藻糖較常用,它具有較好的保護能力,對於海藻糖的保護機理,Ｃｒｏｗｅ等認為[7]:(1)海藻糖的水合分子半徑要比其它糖(如蔗糖、葡糖糖)大2.5倍,這使得它的水合分子獨立於被保護的蛋白質的水合分子之外,從而起到穩定蛋白質、保護細胞膜和細胞內重要的膜結構的作用;(2)海藻糖能夠降低乾態膜脂的熔點,從而避免了在復水過程中膜的相變;(3)海藻糖能夠形成穩定的二水化合物。在有少量水分存在時,這些二水化合物能防止水分與未水合的海藻糖結合,從而保持較高的玻璃化溫度。這樣凍乾後的樣品即便在較為潮濕的環境中也可保存較長時間。
