納米微粒加入低溫保護(hù)劑溶液凍結(jié)熱物性研究.pdf

1、生物體雖然能在低溫狀態(tài)下長(zhǎng)期保存,但卻極易在降溫、復(fù)溫過(guò)程中遭受損傷而死亡。對(duì)于復(fù)雜的細(xì)胞組織和器官,玻璃化方法可以完全避免由于結(jié)晶導(dǎo)致的各種冰晶損傷,被譽(yù)為是一種極具潛力的解決方法。但是由于受到降溫速率和低溫保護(hù)劑溶液濃度的限制,相對(duì)復(fù)雜和較大的組織無(wú)法實(shí)現(xiàn)玻璃化的低溫保存。將納米微粒加入溶液中能起到顯著的強(qiáng)化傳熱作用,但是在溶液降溫過(guò)程中對(duì)納米懸浮液的凍結(jié)特性的研究還鮮有報(bào)道。為了研究納米微粒對(duì)低溫保護(hù)劑玻璃化能力的影響,分析納米微

2、粒加入低溫保護(hù)劑溶液后在降溫過(guò)程中的熱力學(xué)行為是非常必要的。同時(shí)若能找到一種合適的納米材料在適當(dāng)?shù)臐舛群土较嘛@著促進(jìn)溶液的傳熱效率,增強(qiáng)溶液的玻璃化能力,將對(duì)復(fù)雜細(xì)胞、器官和組織的成功低溫保存具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　本實(shí)驗(yàn)主要通過(guò)試劑配置以及DSC方法測(cè)量了加入納米微粒后低溫保護(hù)劑溶液的懸浮穩(wěn)定性及凍結(jié)熱物性的變化,研究了加入不同粒徑,不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)納米微粒的低溫保護(hù)劑溶液在不同濃度下的過(guò)冷度,比熱等熱物性參數(shù),以及溶液的玻璃化

3、和反玻璃化特性。主要結(jié)論如下:
　　1.采用超聲震蕩方法制備了均勻穩(wěn)定的納米微粒懸浮液。分析了納米微粒加入低溫保護(hù)劑后溶液的懸浮穩(wěn)定性。超聲波功率大小對(duì)懸浮液的分散性和穩(wěn)定性影響并不顯著。超聲波作用時(shí)間對(duì)懸浮液的分散性和穩(wěn)定性影響明顯。超聲時(shí)間過(guò)短(1h以內(nèi)),超聲波還未能完全阻止粒子聚集而引起沉降;超聲時(shí)間過(guò)長(zhǎng)(大于3h),則已經(jīng)分散的粒子會(huì)在強(qiáng)烈的震蕩之下重新聚集,本試驗(yàn)結(jié)果表明超聲震蕩2h能取得最佳的分散效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果還表明

4、隨著納米粒徑的增加,納米懸浮液的穩(wěn)定性隨之降低,沉淀現(xiàn)象愈明顯。
　　2.比熱容是納米懸浮液溶液的重要熱物性參數(shù),本文主要測(cè)量了不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的納米微粒加入低溫保護(hù)劑后的比熱值,以及納米微粒加入不同濃度的低溫保護(hù)劑溶液后的比熱變化。加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.1％的納米微粒后懸浮液的比熱與純?nèi)芤合啾茸兓幻黠@。但是加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.2%及以上的納米微粒后懸浮液的比熱值明顯降低。當(dāng)懸浮液發(fā)生玻璃化轉(zhuǎn)變過(guò)程中,納米懸浮液的比熱容降低且隨著納米微粒質(zhì)量

5、分?jǐn)?shù)的增加而減小;同時(shí)加入相同粒徑和質(zhì)量分?jǐn)?shù)的納米微粒的懸浮液,低溫保護(hù)劑溶液的濃度越高,納米懸浮液的比熱容越低。
　　3.低溫保護(hù)劑溶液中加入一定量的納米微粒能顯著的促進(jìn)晶核的形成,降低溶液的過(guò)冷度。當(dāng)溶液的濃度在0-15%的范圍內(nèi)時(shí),加入納米微粒后溶液成核溫度變化不明顯,但是當(dāng)溶液濃度高于15%時(shí),加入納米微粒能顯著的提高溶液的成核溫度,降低溶液的過(guò)冷度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果同時(shí)表明,加入納米微粒的粒徑越大、質(zhì)量濃度越高,溶液過(guò)冷度的降低