劉寶林教授講座知識點回顧-低溫生物醫(yī)學(xué)技術(shù)
引言
隨著生物藥特別是細(xì)胞治療/抗體藥的不斷出新，高質(zhì)量的生物樣本包括細(xì)胞的存儲的重要性愈發(fā)凸顯，作為其理論基礎(chǔ)的低溫生物學(xué)愈受重視。
近期，由中國衛(wèi)生信息與健康醫(yī)療大數(shù)據(jù)學(xué)會細(xì)胞生物資源與醫(yī)藥創(chuàng)新聯(lián)合會主辦，原能細(xì)胞科技集團(tuán)、bioSeedin柏思薈承辦的“細(xì)胞生物資源與醫(yī)藥創(chuàng)新”主題系列講座活動首輪講座，在原能細(xì)胞產(chǎn)業(yè)園多媒體報告廳圓滿落幕。
本期學(xué)術(shù)講座特邀上海理工大學(xué)醫(yī)療器械與食品學(xué)院院長——劉寶林教授為主講嘉賓，其主題為"低溫生物醫(yī)學(xué)基本原理、技術(shù)及設(shè)備"。劉教授以生動形象的低溫生物現(xiàn)象和詳實可靠的低溫實驗數(shù)據(jù)，為現(xiàn)場及線上200余位觀眾帶來一場精彩紛呈的學(xué)術(shù)講座。
劉寶林教授講座現(xiàn)場
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1、適當(dāng)?shù)牡蜏貙ι欣?/strong>
活在寒帶的人的平均壽命比生活在熱帶的人長10到30歲，前者每10萬人口百歲老壽星的數(shù)量是后者的10倍以上。來自美國、日本、俄羅斯等國的醫(yī)療情報指出，在一定范圍內(nèi)降低體溫，確實有延年益壽的作用。醫(yī)學(xué)專家還預(yù)測，如果一個人每晚睡覺前的體溫能下降5℃,則該人的壽命可延長50%。面對這一預(yù)測的巨大誘惑力， 美國的生化學(xué)家時特魯博士試制了一種供人睡眠用的特制冷房，晚上睡眠時可使人的體溫降低10°C以上，而翌晨冷房里氣溫會自動回升，人起床后的體溫會很快恢復(fù)正常，并不影響工作、生活和學(xué)習(xí)。
2、人的體溫降低2 ~ 3.5°C，人的壽命可能延長1倍以上
科學(xué)家發(fā)現(xiàn)當(dāng)人的體溫降低3°C,體內(nèi)的代謝率就可降低一半，機(jī)體的耗氧量僅為正常體溫下的50%。由此推算,若能將人的體溫降低2 ~ 3.5°C，人的壽命可能延長1倍以上。當(dāng)然，人的體溫不可能隨意降低或升高，也未找到降低體溫的安全方法,但可以借助一些特殊的鍛煉方法來達(dá)到目的，比如冷水浴、冬泳等。
3、低溫體為什么會長壽
醫(yī)學(xué)研究證實，體溫與基礎(chǔ)代謝率有著密切的關(guān)系。體溫下降，代謝率也下降，當(dāng)體溫降到30°C時，人的代謝率可降低一半， 機(jī)體的氧的消耗量也為正常體溫時的一半。
4、低溫生物學(xué)：研究在低溫下生物體的科學(xué)
研究低溫對生物的影響及其應(yīng)用的生物學(xué)分支學(xué)科。通常所謂低溫是指0°C左右，深低溫一般指-80°C以下。低溫生物學(xué)過去主要研究植物的凍害以及細(xì)菌和昆蟲對低溫的耐性等。20世紀(jì)以來，開始了對生物材料的低溫處理研究，工作逐漸進(jìn)入了細(xì)胞和分子的水平，研究成果被廣泛應(yīng)用于生物制品，家畜精子以及人的某些器官，特別是細(xì)胞、組織和器官的低溫保存。
5、低溫生物醫(yī)學(xué)=低溫生物學(xué)+低溫醫(yī)學(xué)
低溫醫(yī)學(xué)：低溫對人類生命過程的影響，以及低溫在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用。包括：人的凍傷與防凍;低溫麻醉等；細(xì)胞、組織、器官的低溫保存；低溫臨床手術(shù)等。
6、凍存過程中細(xì)胞的損傷
分為胞內(nèi)冰損傷和溶質(zhì)損傷，與細(xì)胞內(nèi)的水分子，細(xì)胞膜種類，保護(hù)劑等息息相關(guān)
7、影響生物體低溫保存的因素
組織樣本保存前的處理過程、保存方法、保存條件及時間等都會影響樣本質(zhì)量，乃至有用信息的改變。因素：低溫保護(hù)劑（CPA）；冷卻速率；冰晶；機(jī)械應(yīng)力
8、傳統(tǒng)樣本存儲模式瓶頸
傳統(tǒng)的生物樣本存儲模式，大多手工操作，不單會導(dǎo)致操作標(biāo)準(zhǔn)不一，而且會存在樣本常溫曝露、反復(fù)凍融、交叉污染，結(jié)霜生凍，信息難以追溯等風(fēng)險，
9、自動化低溫生物樣本存儲設(shè)備的優(yōu)勢
以原能細(xì)胞自主研發(fā)的全自動深低溫生物樣本存儲設(shè)備為例。這些產(chǎn)品，一方面避免了人工操作的誤差，更重要的是能做到對樣本的全流程深低溫保護(hù)，從采集、制備、程序降溫到入庫、出庫、復(fù)蘇等各環(huán)節(jié)都能保證樣本處于低溫環(huán)境，保障樣本的安全和質(zhì)量，而且可以全流程追溯每個環(huán)節(jié)操作信息，對臨床和科研來說，意義重大。而且自動化設(shè)備可大規(guī)模存儲樣本，提升工作效率，同時避免低溫凍傷風(fēng)險，是未來生物樣本庫發(fā)展的主流方向。
10、兩步冷凍法
先將細(xì)胞放在含有抗凍劑的溶液中進(jìn)行預(yù)處理，接著用程序降溫儀將上述細(xì)胞連同溶液以較慢的速度降溫，細(xì)胞外溶液中的水分結(jié)冰使溶液的濃度升高，胞內(nèi)的水分透過細(xì)胞膜向外滲出，細(xì)胞體積收縮，胞內(nèi)溶液濃度提高。到一定的低溫時,快速降溫至液氮溫度，并長期保存在此溫度下。
11、玻璃化保存
含有高濃度的抗凍保護(hù)劑溶液(6mol/L以上)分步加載入細(xì)胞后，在0°C以上溫度直接投入液氮的急速冷卻過程中，液體的粘度增加，當(dāng)粘度達(dá)到臨界值時發(fā)生凝固化。
12、實現(xiàn)精準(zhǔn)醫(yī)療需要生物樣本庫的支撐
通過基因組、蛋白質(zhì)組等組學(xué)技術(shù)和醫(yī)學(xué)前沿技術(shù),對于大樣本人群與特定疾病類型進(jìn)行生物標(biāo)記物的分析與鑒定、驗證與應(yīng)用。從而精確尋找到疾病的原因和治療的靶點，并對一種疾病不同狀態(tài)和過程進(jìn)行精確分類,最終實現(xiàn)對于疾病和特定患者進(jìn)行個性化精準(zhǔn)治療的目的,提高疾病診治與預(yù)防的效益，這就需要有高質(zhì)量的生物樣本/數(shù)據(jù)庫。
13、低溫生物醫(yī)學(xué)技術(shù)的臨床價值
隨著制冷技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，低溫生物醫(yī)學(xué)技術(shù)在臨床和商業(yè)領(lǐng)域發(fā)揮著日益重要的作用,并逐漸形成一個技術(shù)和產(chǎn)業(yè)群，具有重要的產(chǎn)業(yè)價值和學(xué)術(shù)意義。在21世紀(jì)飛速發(fā)展的信息技術(shù)和工業(yè)技術(shù)的帶領(lǐng)下，諸多低溫生物醫(yī)學(xué)儀器和設(shè)備得以成功研制并完善，有力的推動了整個學(xué)科的快速發(fā)展，帶來了新的技術(shù)突破，并形成諸多的新興產(chǎn)業(yè)。……
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Tips：
劉寶林教授：
上海理工大學(xué)醫(yī)療器械與食品學(xué)院院長教育部現(xiàn)代微創(chuàng)醫(yī)療器械及技術(shù)工程研究中心副主任
中國醫(yī)藥生物技術(shù)協(xié)會組織生物樣本庫分會低溫生物學(xué)組組長
上海市低溫生物醫(yī)學(xué)技術(shù)服務(wù)平臺主任
來源：上海原能細(xì)胞生物低溫設(shè)備有限公司
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