內皮細胞內冰晶形成及生長規律的機理性研究

《內皮細胞內冰晶形成及生長規律的機理性研究》是依託上海交通大學，由張愛麗擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：內皮細胞內冰晶形成及生長規律的機理性研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：張愛麗
• 依託單位：上海交通大學

項目摘要

胞內冰晶形成機理是低溫生物學領域關鍵問題。而制約其發展的根本原因是由於成像技術的限制。本項目擬突破以往研究不足，利用高速CCD與雷射共聚焦顯微鏡成像技術、通過圖像處理、以及生物醫學技術與傳熱傳質學分析方法的綜合交叉，實時顯微觀察研究內皮細胞在降溫過程中，胞內冰晶形成與生長的過程，並對多個不同條件下（包括不同溫度、降溫速率、不同溶液條件、不同細胞密度等）細胞內冰晶形成和生長規律進行系統實驗研究，分析細胞膜與細胞骨架與其形成與生長的相對關係，總結出重要影響因素和形成機制；同時基於實驗結果建立描述細胞內冰晶形成、生長的生物傳熱傳質學理論模型，發展新的冰晶生長理論。

結題摘要

項目組成員在傳統低溫顯微技術中引入高速成像系統，結合最佳化的成像條件和圖像處理方法，首次成功觀察到腫瘤細胞與人內皮細胞內的冰晶形成和生長的微觀清晰結構，並深入比較了多個參數對人內皮細胞、腫瘤細胞內冰晶生長和重結晶現象影響的特點。在該實驗基礎上，創建了冷凍過程中的細胞傳質模型,　成功實現了動邊界條件下細胞內水分傳輸、冰晶形成、細胞體積縮小等的耦合計算，據此對細胞在低溫條件下的形態變化及胞內組分的傳質過程進行了深入的理論分析，特別是指出並獲得細胞內結構（如細胞核膜）等對細胞內微觀傳質及結晶過程的影響。在此理論研究基礎上，進一步研究了細胞膜對於納米粒子細胞內外傳質的影響理論模型，從傳質驅動力的角度，理論解釋了不同納米粒子進入細胞的規律，以及其受溫度影響的機制。項目發表SCI收錄期刊論文９篇，包括ASME Journal of Biomechanical Engineering, Cryobiology, Physics in Medicine and Biology, ASME Numerical Heat Transfer等期刊論文。培養博士生兩名，碩士生３名。多次參加國內外學術會議，項目在研期間，項目負責人獲得上海市啟明星人才稱號。