低温保存中冰晶对细胞和生物组织力学损伤微观机理的实验研究

项目名称： 低温保存中冰晶对细胞和生物组织力学损伤微观机理的实验研究

项目编号： No.11372222

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2013

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 计宏伟

作者单位： 天津商业大学

项目金额： 102万元

中文摘要： 低温造成的直接细胞损伤与冷冻中形成的胞内冰晶有密切关系，理解胞内冰晶形成与生长机制及温变-相变耦合所诱发的力学行为，对细胞和组织的成功保存有着重要的意义。基于细胞和生物组织低温冷冻实验，应用高速低温显微成像原位观测和冷冻固定电镜观察相结合的研究方法，研究细胞和生物组织在低温冷冻过程中胞内冰晶形成、生长及温变-相变耦合作用所诱发的内部微观结构动态变形和破坏行为，探索其在低温保存中冷冻损伤的微观机理。观测胞内冰晶成核、生长方向、生长速率和形态变化等瞬态特征，以及冷冻相变界面形态演化趋势。探究胞内冰晶形成、生长与降温速率、胞内微观结构的关系，分析细胞和生物组织微纳尺度形态尺寸变化和动态变形特征。研究冰晶生长过程中相变所引起体积膨胀而产生的内应力，以及冷冻过程中温变所引起的热应力进而揭示冻结过程中微观裂纹成核、生长以及断裂的微观机理。研究结果可为细胞和组织的低温保存提供理论。

中文关键词： 生物组织；细胞冰晶生长；低温保存；低温损伤；力学性能

英文摘要： Direct cell injury in cryobiology is highly dependent on intracellular ice formation during cell and tissue freezing. Study of the intracellular ice formation and the thermo-phase change coupling mechanical behavior are essential to the mechanistic unders

英文关键词： biological tissue；cellular ice formation；cryopreservation；cryoinjury；mechanical properties