[發明專利]一種冷凍保護劑及其應用

有效

• 申請號: 201710414823.2
• 申請日: 2017-06-05
• 公開（公告）號: CN108967416B
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發明（設計）人: 饒偉;劉靜;竇蒙家
• 申請（專利權）人: 中國科學院理化技術研究所
• 主分類號: A01N1/02
• 分類號: A01N1/02
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩

本發明涉及生物醫學領域，具體涉及一種基于液態金屬的血管冷凍保護劑，本發明提供的血管冷凍保護劑可以有效控制多細胞血管組織在冷凍過程中的溫度均一性，抑制血管壁細胞冰晶形成，降低冷凍保存對血管組織的損傷，提高血管復蘇之后的移植成功率，大大降低常規冷凍保護劑的毒性。因而本發明提供的基于液態金屬的冷凍保護劑具有極高的安全性及可行性。

技術領域

本發明涉及生物醫學領域，特別涉及一種基于液態金屬的冷凍保護劑。

背景技術

常規血管冷凍保護劑主要有二甲基亞砜(DMSO)、乙二醇、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、羥乙基淀粉(HES)、聚氧化乙烯(PEO)、海藻糖等。其中，DMSO是普遍采用的滲透型冷凍保護劑，屬于低分子中性物質，在溶液中有水合作用，能增加溶液粘性，從而弱化冰晶結晶行為，達到冷凍保護的目的。DMSO在低溫環境下無毒，但4℃以上毒性較大，尤其是在體溫環境下會引起機體較大毒性反應，這大大降低了經冷凍保存復蘇后血管生物利用的可靠性。聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮等屬于非滲透型冷凍保護劑，分子量較大，對細胞滲透性較差，冷凍時無法改變細胞內結冰情況，在較高的降溫速率時，無法調控細胞內的結冰情況，無法起到冷凍保護作用。乙二醇單獨作為冷凍保護劑使用時，對平滑肌及內皮細胞的損傷較大，因而經常聯合DMSO和聚乙二醇使用。由于常規冷凍保護劑的傳熱效果有限，血管保存面臨著冷凍過程中細胞內外結晶速度不一致、血管細胞抗凍性不均勻的問題，其結果是造成冷凍復蘇的血管活力底下，從而導致移植效果較差。因此，尋求及發展有效的血管冷凍保護劑是本領域亟需解決的技術難題。

專利公開號為CN1491538A公開了一種血管玻璃化保存液，包括聚蔗糖、海藻糖、抗凍劑及高效滲透劑混合物，但仍不可避免存在血管組織內外溫度梯度較大的問題。

發明內容

為了克服現有技術的缺點，本發明提供一種基于液態金屬的冷凍保護劑。所述冷凍保護劑可大大提升血管冷凍保護劑的傳熱效果，既適用于慢速冷凍，也適用于快速玻璃化凍存。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種冷凍保護劑，含有液態金屬或其合金，所述液態金屬或其合金的熔點在60℃以下。

所述液態金屬選自Ga和/或Bi；所述液態金屬合金選自GaIn合金、GaInSn合金、InBiSn合金或GaInSnZn合金中的一種或多種。優選GaIn_24.5。

優選地，所述冷凍保護劑還可以含有基礎保護劑，其添加量為冷凍保護劑總質量的15-45％；或者添加量為冷凍保護總體積的10-20％。

所述基礎保護劑選自選自二甲基亞砜、乙二醇、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、羥乙基淀粉、聚氧化乙烯或海藻糖中的一種或多種。

優選地，所述冷凍保護劑中還可以含有高導熱性能納米顆粒，其導熱系數2W/m·K，直徑在10～500nm之間；其添加量為冷凍保護劑總質量的0.01～10％，優選1-2％。

進一步優選，所述冷凍保護劑含有液態金屬或其合金、基礎保護劑和高導熱性能納米顆粒；其中，所述高導熱性能納米顆粒的添加量為每ml基礎保護劑中添加10mg高導熱性能納米顆粒。

所述高導熱性能納米顆粒選自氧化鎂納米顆粒、四氧化三鐵納米顆粒、三氧化二鐵納米顆粒或金納米顆粒中的一種或多種。本發明中將液態金屬與高導熱性能納米顆粒相結合，可進一步提高冷凍保護劑在降溫和復溫過程中的傳熱效果，為大尺度的血管冷凍保存提供更為優異的換熱效果。

作為本發明優選的實施方式之一，所述冷凍保護劑中液態金屬或其合金占總體積的1-99％。

作為本發明優選的實施方式之一，所述冷凍保護劑由如下體積百分比的組分組成：基礎冷凍保護劑1-20％，液態金屬或其合金1-99％；或者基礎冷凍保護劑1-20％，液態金屬或其合金80-99％。