[发明专利]一种冷冻保护剂及其应用

说明书

本发明涉及生物医学领域，具体涉及一种基于液态金属的血管冷冻保护剂，本发明提供的血管冷冻保护剂可以有效控制多细胞血管组织在冷冻过程中的温度均一性，抑制血管壁细胞冰晶形成，降低冷冻保存对血管组织的损伤，提高血管复苏之后的移植成功率，大大降低常规冷冻保护剂的毒性。因而本发明提供的基于液态金属的冷冻保护剂具有极高的安全性及可行性。

技术领域

本发明涉及生物医学领域，特别涉及一种基于液态金属的冷冻保护剂。

背景技术

常规血管冷冻保护剂主要有二甲基亚砜(DMSO)、乙二醇、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、羟乙基淀粉(HES)、聚氧化乙烯(PEO)、海藻糖等。其中，DMSO是普遍采用的渗透型冷冻保护剂，属于低分子中性物质，在溶液中有水合作用，能增加溶液粘性，从而弱化冰晶结晶行为，达到冷冻保护的目的。DMSO在低温环境下无毒，但4℃以上毒性较大，尤其是在体温环境下会引起机体较大毒性反应，这大大降低了经冷冻保存复苏后血管生物利用的可靠性。聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮等属于非渗透型冷冻保护剂，分子量较大，对细胞渗透性较差，冷冻时无法改变细胞内结冰情况，在较高的降温速率时，无法调控细胞内的结冰情况，无法起到冷冻保护作用。乙二醇单独作为冷冻保护剂使用时，对平滑肌及内皮细胞的损伤较大，因而经常联合DMSO和聚乙二醇使用。由于常规冷冻保护剂的传热效果有限，血管保存面临着冷冻过程中细胞内外结晶速度不一致、血管细胞抗冻性不均匀的问题，其结果是造成冷冻复苏的血管活力底下，从而导致移植效果较差。因此，寻求及发展有效的血管冷冻保护剂是本领域亟需解决的技术难题。

专利公开号为CN1491538A公开了一种血管玻璃化保存液，包括聚蔗糖、海藻糖、抗冻剂及高效渗透剂混合物，但仍不可避免存在血管组织内外温度梯度较大的问题。

发明内容

为了克服现有技术的缺点，本发明提供一种基于液态金属的冷冻保护剂。所述冷冻保护剂可大大提升血管冷冻保护剂的传热效果，既适用于慢速冷冻，也适用于快速玻璃化冻存。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种冷冻保护剂，含有液态金属或其合金，所述液态金属或其合金的熔点在60℃以下。

所述液态金属选自Ga和/或Bi；所述液态金属合金选自GaIn合金、GaInSn合金、InBiSn合金或GaInSnZn合金中的一种或多种。优选GaIn_24.5。

优选地，所述冷冻保护剂还可以含有基础保护剂，其添加量为冷冻保护剂总质量的15-45％；或者添加量为冷冻保护总体积的10-20％。

所述基础保护剂选自选自二甲基亚砜、乙二醇、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、羟乙基淀粉、聚氧化乙烯或海藻糖中的一种或多种。

优选地，所述冷冻保护剂中还可以含有高导热性能纳米颗粒，其导热系数2W/m·K，直径在10～500nm之间；其添加量为冷冻保护剂总质量的0.01～10％，优选1-2％。

进一步优选，所述冷冻保护剂含有液态金属或其合金、基础保护剂和高导热性能纳米颗粒；其中，所述高导热性能纳米颗粒的添加量为每ml基础保护剂中添加10mg高导热性能纳米颗粒。

所述高导热性能纳米颗粒选自氧化镁纳米颗粒、四氧化三铁纳米颗粒、三氧化二铁纳米颗粒或金纳米颗粒中的一种或多种。本发明中将液态金属与高导热性能纳米颗粒相结合，可进一步提高冷冻保护剂在降温和复温过程中的传热效果，为大尺度的血管冷冻保存提供更为优异的换热效果。

作为本发明优选的实施方式之一，所述冷冻保护剂中液态金属或其合金占总体积的1-99％。

作为本发明优选的实施方式之一，所述冷冻保护剂由如下体积百分比的组分组成：基础冷冻保护剂1-20％，液态金属或其合金1-99％；或者基础冷冻保护剂1-20％，液态金属或其合金80-99％。