本研究在国家自然科学基金重点项目“临床医学中生物体冷冻与加热过程中的热物理问题研究”和上海市教委重点学科项目的资助下,对脐带血中的造血干细胞进行了冷冻干燥的保存研究。本文在保证无菌的条件下,对人脐血分离单核细胞MNC(单核细胞)的冻干效果进行了比较分析,精确测得了剩余水分含量,并对冷冻干燥后的脐带血进行了细胞培养和显微观察,为有关血液细胞的冷冻干燥保存研究提供了有用的信息。脐带血中含有丰富的造血细胞,作为骨髓、外周血后的第三种造血干细胞的来源,正日益受到人们的重视,已经成为异基因骨髓移植的一种替代方法,并显示出其巨大的潜力,成为近十年来造血干细胞移植领域中最重大的进展之一。脐带血中的造血干细胞有着广泛的应用前景,随之而产生的保存问题已成为关注的热点。目前已有许多关于脐血低温保存的研究,但国内外很少有人对脐血的冻干保存进行研究。在前人的研究中,以不同浓度的蔗糖、聚乙烯吡咯烷酮、甘露醇等作保护剂,加入到有核细胞和全血当中,经3小时冻结至-38℃,在-30℃下进行一次干燥38小时,15℃搁板温度下进行二次干燥11小时。冻干后的样品用流式细胞仪分别进行PI染色活性检测和CD34+抗原跟踪检测,结果发现:有核细胞的冻干效果比全血要好;脐血单核细胞MNC的冷冻干燥恢复率最高达到75%,在已恢复的单核细胞中具有细胞活性的占98.57%, CD34+细胞恢复率最高达到59%;脐血全血有核细胞的冻干恢复率为39%。但是在已报道的实验研究中无法保证无菌操作。本研究通过一系列的消毒、灭菌措施保证整个实验过程的无菌操作,为细胞培养实验创造了条件。通过冻干后细胞恢复率的结果分析了胎牛血清的冻干保护效果,并测量了样品的剩余水分含量。在本研究中,添加不同保护剂的脐带血有核细胞先被冻结至-38℃,在-30℃下进行一次干燥31小时,15℃搁板温度下进行二次干燥9小时。对于冻干产品来说,剩余水分含量会影响产品的保存时间,因此有必要检测冻干后的样品中的剩余水分含量。本论文首次使用热重分析天平测得了冻干后的样品剩余水分含量测量,样品的剩余水分含量为6.5±0.87%,相应的细胞存活率提高了8%。细胞恢复率的研究结果表明:牛血清作为冻干保护剂存在一个最佳的浓度,当浓度超过10%时,细胞恢复率会相应减小。为了研究冻干后的细胞活性,首次尝试了冻干后单核细胞的粒-单核细胞系祖细胞(CFU-GM)集落培养。经过7天的培养后,仍有40%左右的细胞存活,并且形成了较小的细胞集落,但是没有发现较大的细胞集落。同时,从培养后的结果可以看出,培养后没有出现细菌,整个冻干和细胞培养实验过程实现了无菌操作的要求。首次使用透射电镜对冻干前后的细胞进行比较分析,观察到了细胞内部结构在冻干前后的变化。通过分析可以看出,冻干复水后的细胞,细胞膜保持完整,细胞形态一致,细胞质有所减少。本文的研究成果已在英国期刊CryoLetters上发表。