友康生物
2023-06-30
公司熱點現(xiàn)有的細胞凍存技術(shù)主要可以分為慢速凍存和玻璃化凍存兩種。慢速凍存正如其名，是一種冷凍速率比較低的凍存方法，實際使用過程中，操作繁瑣、效率較低，且會使細胞產(chǎn)生較大的冰凍損傷，損害細胞的生物活性和基本功能。
為了克服慢速凍存的缺點，玻璃化冷凍技術(shù)應(yīng)運而生。玻璃化冷凍保存是一種應(yīng)用前途廣闊的低溫冷凍方法，通過使用高濃度的玻璃化凍存試劑將生物材料進行玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變，從而實現(xiàn)活性保存。由此，玻璃化凍存成為一種極具優(yōu)勢和潛力的細胞凍存方法。
上期文章我們從凍存液的成分出發(fā)，探討了傳統(tǒng)凍存液潛在的安全問題。本期文章我們將換個角度，從技術(shù)層面探討玻璃化凍存技術(shù)對于細胞凍存的優(yōu)勢。
一、關(guān)于玻璃化凍存
玻璃化凍存，是以玻璃化凍存液對細胞進行高濃度玻璃化保護及處理后，快速投入液氮保存，使保護劑和細胞內(nèi)水分來不及形成冰，或冰晶沒有充分的時間進行生長，從而進入一種人工的完全玻璃化的狀態(tài)。
玻璃化是液態(tài)物質(zhì)在一定的降溫速率下由液相直接傳變?yōu)椴ＡЩ墓腆w狀態(tài)的過程，期間沒有晶體結(jié)構(gòu)的生成，也能夠保持液相時期的分子以及離子的分布，在冷凍和解凍的過程里也不會在液態(tài)和晶體之間來回的變化，這時所表現(xiàn)出的力學性質(zhì)與玻璃相似，故稱這種狀態(tài)為玻璃態(tài)，是一種介于液態(tài)與固態(tài)之間的狀態(tài)。
玻璃化轉(zhuǎn)變溫度曲線示意圖
在玻璃化狀態(tài)下，水分子沒有進行重排，不產(chǎn)生結(jié)構(gòu)和體積的變化，因而不會由于機械損傷或溶液效應(yīng)對組織和細胞造成傷害，保證解凍后細胞仍有活力。
二、玻璃化凍存的生物學原理
低溫凍存條件下，細胞內(nèi)的生化代謝反應(yīng)受到極大抑制，細胞可以長期保持低代謝甚至停止代謝的穩(wěn)定狀態(tài)，其生物學活性也因此而得到保留。大多數(shù)細胞在溫度不低于-10℃時，細胞受質(zhì)膜保護，可處于過冷狀態(tài)而不結(jié)冰。在溫度降到-10℃以下，過冷胞質(zhì)極易形成冰晶。形成冰晶的危險溫區(qū)介于-15℃至-50℃之間，采取適當?shù)睦鋬龇椒ê蛢?yōu)化的凍存液成分配比可以使細胞在凍存和復(fù)蘇過程中快速安全通過危險溫區(qū)，有效避免冰晶的產(chǎn)生。
玻璃化冷凍保存就是利用這些高濃度的低溫保護劑組合成玻璃化凍存液，通過與水分子發(fā)生強烈的水合作用，增加溶液黏性，降低冰晶形成速度，從而使細胞在快速降溫或復(fù)溫過程中得以保護。
三、玻璃化凍存的優(yōu)勢
01
玻璃化凍存提高了冷卻速率，可使細胞加速通過相變溫度, 從而減輕或避免了降溫過程對細胞膜造成的冷凍傷害，防止細胞內(nèi)外冰晶形成，避免了冰晶給細胞帶來的多種損傷。
02
玻璃化凍存可以極大程度減少細胞的冷凍損傷，儲存穩(wěn)定性好，有效保留了細胞的生物活性與基本功能，細胞的復(fù)蘇率高。
03
為了降低對細胞損傷風險，可以選擇安全性高的玻璃化凍存試劑，比如友康的GMP級玻璃化細胞凍存液，該產(chǎn)品不含DMSO，無血清無動物源成分，安全性比較高。
04
玻璃化凍存操作簡便、高效，只需達到較高的降溫速度即可，無特定儀器的需求，無需程序降溫，可直接投入-80℃過夜，然后轉(zhuǎn)入液氮，節(jié)約了成本。
在細胞治療行業(yè)，無論是臨床應(yīng)用還是藥物研發(fā)，離不開細胞的冷凍保存。玻璃化凍存的特性，決定了它會成為細胞凍存領(lǐng)域最具潛力和優(yōu)勢的凍存方法之一，而一款專為玻璃化凍存而研發(fā)的細胞凍存液，因其擺脫了傳統(tǒng)凍存液中依賴DMSO和血清來保護細胞而導(dǎo)致的安全問題，也必將為細胞治療行業(yè)錦上添花。
參考資料
張源,曾敏,翟博.組織玻璃化凍存技術(shù)：優(yōu)勢與尚未完全解決的問題[J].中國組織工程研究,2020,24(23):3751-3755.
張淇,趙國旭,劉藝,張曉慧.最小體積玻璃化凍存技術(shù)在生物醫(yī)學領(lǐng)域的進展和應(yīng)用[J].中國科學:生命科學,2019,49(01):41-58.
