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活细胞是细胞治疗、组织工程等重要技术的核心因素，而在一定时间内维持细胞的活性与功能，即细胞保存，已成为这些技术的关键支撑。超低温冻存是最可靠的细胞保存方法之一，但当前最常用的冻存保护剂二甲基亚砜(DMSO)具有毒性，应用于临床易引起病人诸多不良反应。本论文针对降温过程中冰晶导致细胞遭受冷冻损伤的科学问题，设计开发出基于两性离子分子的多种新型高效、生物相容性良好的冻存保护剂组合物，并系统考察了它们对细胞冷冻损伤的保护能力，实现了人体细胞的无DMSO超低温冻存。
软骨细胞的有效保存是软骨组织工程技术的有力支撑。为此，本文首先利用可进入细胞调节渗透压的两性离子小分子甜菜碱作为胞内保护剂，结合设计合成两性离子聚磺基甜菜碱甲基丙烯酸酯(PSBMA)或聚羟基甜菜碱丙烯酸甲酯(PCBMA)作为胞外保护剂。系统性研究与评价它们的细胞渗透压平衡能力、抑制冰结晶能力以及细胞毒性。优选出最佳配比的两性离子组合物超低温冻存人软骨细胞，结果表明，细胞复苏存活率高达90%，并验证了两性离子组合物对细胞无毒性，显著优于DMSO。
针对当前细胞冷冻复苏后需复杂保护剂洗脱程序、导致样本污染风险的问题，本文设计合成了具有上临界溶液溶解温度(UCST)与下临界溶液溶解温度(LCST)双温敏性质的两性离子聚合物聚(磺基甜菜碱甲基丙烯酸酯-N-异丙基丙烯酰胺)poly(SBMA-co-NIPAAm)，实现聚合物在UCST(冰点温度0℃)以下及LCST(生理温度37℃)以上相变形成凝胶态。结果表明，在冰点温度下，聚合物相变可有效抑制冰晶的形成，降低胞外冰晶损伤。结合两性离子小分子甜菜碱作为胞内保护剂，人体细胞GLC-82超低温冻存复苏存活率高达96%。复苏至生理温度后，聚合物相变形成凝胶包埋细胞，无需保护剂洗脱操作，可有望直接应用于组织工程领域。
本文基于两性离子分子开发出了新型生物相容性良好且高效的细胞冻存保护剂组合物，为基于活细胞的组织工程、细胞治疗提供有力支持。
软骨细胞的有效保存是软骨组织工程技术的有力支撑。为此，本文首先利用可进入细胞调节渗透压的两性离子小分子甜菜碱作为胞内保护剂，结合设计合成两性离子聚磺基甜菜碱甲基丙烯酸酯(PSBMA)或聚羟基甜菜碱丙烯酸甲酯(PCBMA)作为胞外保护剂。系统性研究与评价它们的细胞渗透压平衡能力、抑制冰结晶能力以及细胞毒性。优选出最佳配比的两性离子组合物超低温冻存人软骨细胞，结果表明，细胞复苏存活率高达90%，并验证了两性离子组合物对细胞无毒性，显著优于DMSO。
针对当前细胞冷冻复苏后需复杂保护剂洗脱程序、导致样本污染风险的问题，本文设计合成了具有上临界溶液溶解温度(UCST)与下临界溶液溶解温度(LCST)双温敏性质的两性离子聚合物聚(磺基甜菜碱甲基丙烯酸酯-N-异丙基丙烯酰胺)poly(SBMA-co-NIPAAm)，实现聚合物在UCST(冰点温度0℃)以下及LCST(生理温度37℃)以上相变形成凝胶态。结果表明，在冰点温度下，聚合物相变可有效抑制冰晶的形成，降低胞外冰晶损伤。结合两性离子小分子甜菜碱作为胞内保护剂，人体细胞GLC-82超低温冻存复苏存活率高达96%。复苏至生理温度后，聚合物相变形成凝胶包埋细胞，无需保护剂洗脱操作，可有望直接应用于组织工程领域。
本文基于两性离子分子开发出了新型生物相容性良好且高效的细胞冻存保护剂组合物，为基于活细胞的组织工程、细胞治疗提供有力支持。