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药品冷柜在低温生物医学的应用

2019-10-23 09:12:08

药品冷柜在低温生物医学的应用

这一领域主要包括通过低温技术对生物材料(细胞、组织、器官)进行有效的保存和采用药品冷柜医疗设备的临床手术治疗。其中,前者是实现细胞、组织替代(用一物质代替另一物质(多为强者取代弱者的地位))治疗的重要基础,后者是新兴的可以解决许多疑难问题的外科手段。随着医学与制冷科学和冷冻柜技术的深入结合,近年来我国在这两方面的科学研究(research)和医学应用都有了可喜的进步。

在生物材料的体外保存方面,将纳米技术与低温医学工程相结合,再药品冷柜开展了纳米低温保存技术对生物材料降温和复温阶段作用的探索。评估了添加有不同纳米颗粒的低温保护剂溶液的差示扫描量热曲线,分析(Analyse)了其热学性质的变化规律(rhythmical),并从纳米流体的均相和异相成核理论阐述(expound)了纳米颗粒对冻结过程的影响及其在低温保存中的潜在应用价值。提出了借助磁性纳米颗粒的强化微波复温方法,研究(research)结果表明该方法可大大提高复温速率以及保证复温过程中温度(temperature)分布的均匀(jūn yún)性,从而能有效防止不均匀复温及复温速率慢对生物材料造成的损伤对组织、细胞在冷冻保存过程中细胞蛋白质及细胞信号转导的改变进行了深入研究,从分子水平探讨低温损伤与防护作用。在技术方法上,将血液透析原理引入冰冻红细胞洗涤(washing)过程,降低(reduce)红细胞解冻过程中的渗透(Osmosis)性损伤;将小分子糖类引入红细胞的非甘油化冷冻保存体系中,简化了传统的甘油脱洗程序(procedure);对室温及冰冻冻干红细胞、血小板技术进行探索性研究,取得重要进展,可以大幅度提高冻干血小板的回收率并对其超微结构提供有效保护;围绕(circumfuse)细胞、组织及器官的基础研究不断深入的同时,成熟的技术已经应用于临床,我国已经建成7座脐血干细胞库,不同的医院先后建立了精子库、角膜库、皮肤库、血管及软骨库等,为需要移植的病人提供了有效的组织替代(用一物质代替另一物质(多为强者取代弱者的地位))物,为生命科学研究进展提供保障。

为满足生物工程材料的低温保存所需要的一40℃以下的机械式冷冻柜制冷低温冷冻储存箱技术,长期以来为少数国外企业垄断,国内需求基本依赖进口。我国通过对新型制冷技术和应用工艺及低温冷冻储存箱技术的创新和优化,克服了国际上通用的药品冷柜机械式制冷低温冷冻储存箱技术的重大缺陷,采用同一种机械式制冷技术实现了“全温区系列机械式制冷低温冷冻储存箱”的全温区覆盖,比国际通用技术产品能耗降低(reduce)30%以上,生产(Produce)效率(efficiency)提高30%以上,硬件成本降低20%以上。全温区系列均已实现规模生产并批量出口。具有自主知识产权(intellectual property)的新型“全温区系列机械式制冷低温冷冻储存箱”技术的成功产业化,使我国一跃成为世界上全面掌握先进低温冷冻储存箱核心(core)技术(Core Technology)和生产技术的国家,同时也满足了药品冷柜低温生物医学工程发展的需求。

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