研究背景:血液作为人体的重要组成成分,对于人们健康的重要性不言而喻。据统计,在2018年,全球的献血量便超过1.185亿个单位。在临床外科手术,再生障碍性贫血,孕妇妊娠大出血等一些失血过多的情况下,需要进行血液的输注。当今的血液输注是将采集的全血通过分离制备成单一的成分进行输血,红细胞便是其中重要的一部分。临床采用的红细胞保存方法大多是在2-6°C下添加红细胞保存液进行冷藏保存,可以储存42天左右。但是,冷藏过程遭受诸如ATP、2-3DPG的丢失,膜流动性减弱等损伤,会对之后的输血造成阻碍。细胞在极低的温度下可以暂缓新陈代谢,通过将细胞置于深低温下,可以实现细胞的长期保存。红细胞作为冷冻保存的典型应用,受到广泛研究。目前临床使用最广泛的红细胞冷冻方法是40%的高浓度甘油慢速冷冻和20%低浓度甘油的快速冷冻。较高浓度的甘油在添加与去除中会引发渗透性损伤,因此临床医护人员需要经过复杂且谨慎的操作才可将其去除,耗费大量时间,对于像军事战场等紧急用血的情况,显然存在隐患。因此探究一种降低甘油浓度,减少洗涤时间的红细胞快速冻存方法,成为了研究重点。研究内容:本研究首先对渗透性保护剂甘油与非渗透性保护剂海藻糖进行了红细胞液氮快速冷冻的研究,比较了两种保护剂在不同压积下红细胞的冻后存活率。其次,开发了一种水凝胶微胶囊封装的方法,并对冻存方法进行了改进,测试了其冻后红细胞存活率,并与使用冻存管作为冷冻载体的红细胞进行了比较。之后对洗涤方法进行了改进,表征了冻后洗涤红细胞的关键指标。最后,我们对水凝胶在冷冻过程中的保护机制进行了探究,使用低温显微镜平台,观测了其结晶现象,对可能存在的保护机制进行了推断。研究结果:在红细胞的快速冷冻实验中,当压积较低时,海藻糖与甘油的保存效果相当,冻后存活率相差无几。随着压积的不断增高,负载海藻糖的红细胞冻后存活率与甘油相差较大。使用水凝胶微胶囊封装红细胞,将其黏附在不锈钢丝网中后,其快速冷冻后的红细胞存活率相较于在冻存管进行冷冻的红细胞有了显著提升。改进的洗涤方法在30min内即可完成,洗涤后红细胞的表征显示与新鲜红细胞没有差异。水凝胶的低温显微镜实验图像分析得知,海藻酸盐水凝胶可以降低溶液的结晶点并减小冰晶的尺寸,改变冰晶的密度。综上所述,水凝胶微胶囊封装红细胞进行快速冷冻保存是一种可行的冻存策略,为红细胞的冷冻保存以及临床输注提供了潜在的应用,具有良好的实用价值与研究意义。