樣本與溫度

       20世紀(jì)50年代,，低溫制冷技術(shù)和生物學(xué)技術(shù)快速發(fā)展,，誕生了一門邊緣學(xué)科—低溫生物學(xué),。是指研究在自然或人工低溫環(huán)境下生命體、細(xì)胞,、組織的活動(dòng)規(guī)律和應(yīng)用,，探索生命在低溫環(huán)境下的生與死。在儲(chǔ)存領(lǐng)域內(nèi)的低溫生物學(xué)離不開的兩個(gè)話題就是“溫度"和“樣本",，那么二者之間有什么聯(lián)系,。

      一、樣本篇     

       生物樣本保存是進(jìn)行生物學(xué)和醫(yī)學(xué)研究應(yīng)用至關(guān)重要的一步,，滲透到生物學(xué)的各個(gè)分支中,。常見的保存樣本如菌種、生物大分子,、血液,、細(xì)胞、組織,、體液等,，典型的生物樣本包括血液樣本、生物大分子,、細(xì)胞樣本,。

       01.血液 

       血液是生命活動(dòng)的源泉，在人體運(yùn)輸,、體液調(diào)節(jié),、防御、內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮著重要的作用。正常人體血液由血細(xì)胞和血漿組成,，血細(xì)胞包括紅細(xì)胞,、白細(xì)胞和血小板；血漿90%以上都是水,，固體溶質(zhì)主要是血漿蛋白,、電解質(zhì)和其他類有機(jī)物,。

       全血在采集后應(yīng)及時(shí)儲(chǔ)存在4±2℃下,，保存天數(shù)取決于保存液配方。全血并不全,，血液中很多成分如血小板,、中性粒細(xì)胞、凝血因子隨著保存時(shí)間增加,，功能會(huì)部分或全部喪失,。全血經(jīng)過離心過濾等處理后分離制備成不同血液制品滿足不同患者對(duì)成分血的需求，這就包括紅細(xì)胞,、血漿,、血小板、冷沉淀凝血因子,。冷凍血漿,、血清、冷沉淀物樣本保存在-25℃以下,，紅細(xì)胞可保存在4±2℃條件下,，長時(shí)間凍存應(yīng)在-80℃下，血小板保存溫度為20-24℃并水平振蕩,。

       02.生物大分子

       生物大分子是開展科學(xué)研究,、藥物開發(fā)，揭秘遺產(chǎn),、疾病和生命活動(dòng)機(jī)制的重要工具,。所謂的生物大分子也就是我們耳熟能詳?shù)腄NA、RNA,、蛋白質(zhì),，其都是由一個(gè)個(gè)的小分子聚合而成的。目前認(rèn)為在液氮和-80℃超低溫冰箱中凍存基本不會(huì)發(fā)生生物大分子的降解,，但是RNA和蛋白質(zhì)由于自身的不穩(wěn)定性會(huì)發(fā)生不同程度的降解,。細(xì)胞、組織中DNA可以在-80℃保存數(shù)年甚至更長的時(shí)間,，而RNA由于自身的單鏈不穩(wěn)定性加上易被環(huán)境中無處不在的RNA酶降解,，長時(shí)間存儲(chǔ)后的完整性和活性逐漸降低。蛋白質(zhì)和脂質(zhì)也可以在-80℃下長期保存,，時(shí)間長短和穩(wěn)定性由于自身的特異性各不相同,。

       生物大分子的儲(chǔ)存溫度視實(shí)際需要而定,，要保證樣本活性和延長存儲(chǔ)時(shí)間可以通過 1、使用更低的溫度儲(chǔ)存,；2,、加特定大分子的保護(hù)劑；3,、使用自動(dòng)化設(shè)備減少反復(fù)凍融損傷等方式改善,。

二、溫度篇    

      樣本保存設(shè)備是保持生物樣本活性,、穩(wěn)定性的基礎(chǔ),，按照溫度段可將樣本保存設(shè)備分為

2-8℃冷藏箱

      藥品、疫苗,、試劑,、培養(yǎng)基等常用的溫度選擇，這類樣本會(huì)保存隨著溫度升高,，本身會(huì)發(fā)生化學(xué)變化,，溫度降低會(huì)發(fā)生凍結(jié)引起質(zhì)量惡化。

4℃血液保存箱

      全血和紅細(xì)胞保存的使用溫度,，低溫儲(chǔ)存雖有助于降低紅細(xì)胞代謝速率,，但會(huì)加速葡萄糖消耗，導(dǎo)致電解質(zhì)失衡影響輸血安全,，綜合來說4℃時(shí)攜氧量和氧親和力高,。

-25℃—-40℃低溫冰箱     

     各種類型的血漿制品和生物大分子的適用溫度。0—-60℃是水的結(jié)晶溫度,，結(jié)晶過程會(huì)損害細(xì)胞和組織內(nèi)的微觀結(jié)構(gòu),。純化后的生物大分子可在此溫度段內(nèi)保存一定時(shí)間，但不能用于長期保存細(xì)胞和組織,，因此通常在生物樣本庫中不用0—-60℃作為儲(chǔ)存溫度,。

-86℃超低溫冰箱

     微生物菌種、大分子,、血制品,、細(xì)胞、組織等凍存的常見溫度,，低于水的結(jié)晶溫度,，樣本生物學(xué)活動(dòng)大大降低，同時(shí)避免了樣本的結(jié)構(gòu)損傷,，基于操作便捷性,、存儲(chǔ)量、成本考慮，是長期保存生物大分子活性的常見溫度,。-80℃也是常見的開展自動(dòng)化存取設(shè)備的適用溫度,，對(duì)于珍貴的樣本可一部分拷貝使用自動(dòng)化設(shè)備存取，一部分儲(chǔ)存在氣相液氮中安全備份,，手動(dòng)存取,。

-150℃液氮罐，深低溫冰箱

      -136℃是水的玻璃化溫度,，這兩種凍存容器能達(dá)到的溫度均低于水的玻璃化溫度,，樣本的生物學(xué)活動(dòng)幾乎停止，是長期保存細(xì)胞,、組織樣本的理想溫度,。目前氣相液氮存儲(chǔ)是國際上普遍建議的模式,，較于電制冷的深低溫冰箱,，避免了取放樣本過程較大的溫度波動(dòng)，減少樣本反復(fù)凍融,，而且從儲(chǔ)存量和運(yùn)行成本上考慮也更有優(yōu)勢(shì),；較于傳統(tǒng)的液相液氮存儲(chǔ)模式，避免凍存管爆管和樣本交叉污染的影響,，便于開發(fā)自動(dòng)化設(shè)備,。

     溫度精度、均勻性,、波動(dòng)度是衡量凍存設(shè)備的重要指標(biāo),，能避免樣本反復(fù)凍融、保證樣本活性,。