SusCHEM: Fundamental Studies on Lyopreservation of Adult Stem Cells
SusCHEM:成体干细胞冷冻保存的基础研究
基本信息
- 批准号:1605425
- 负责人:
- 金额:$ 30万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2016
- 资助国家:美国
- 起止时间:2016-09-01 至 2018-04-30
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
1605425 He, Xiaoming Lyopreservation of living cells for banking in a state of suspended animation at ambient temperature makes it possible to achieve low-cost maintenance and convenient distribution of the cells. The ready availability of cells is crucial for the wide application and eventual success of cell-based therapies involving tissue engineering, regenerative medicine, cell transplantation, blood transfusion, and stem cell therapy. The objective of this project is to perform a systematic investigation to understand the protective effect of trehalose, a nontoxic sugar, during freezing and drying of trehalose-laden human adipose-derived stem cells (hADSCs) and in banking the dried cells at ambient temperature. As trehalose has been used for many lower organisms to survive extreme cold and drought in nature, it is hypothesized that trehalose-laden stem cells will behave similarly. This project will have a significant impact on improving healthcare by facilitating the development of cell lyopreservation as an enabling technology for the success of cell-based medical treatments. The use of a nontoxic sugar (trehalose) to replace toxic chemicals (e.g., dimethyl sulfoxide or DMSO) for cell banking is well aligned with the NSF SusCHEM initiative to replace toxic chemicals with earth-abundant, inexpensive, and benign materials. To understand the fundamental science of drying living cells for banking in a state of suspended animation at ambient temperature, three specific research tasks are proposed. These include (i) investigation of the effect of freeze-drying parameters on the kinetics of drying trehalose solutions important for lyopreservation of primary hADSCs and on the microscopic morphology of the dried products, using freeze-drying microscopy and a benchtop freeze-dryer for small and large samples, respectively; (ii) simulation and experimental quantification of the biophysical responses of the trehalose-laden hADSCs to freezing and drying including cell dehydration and intracellular ice formation important for cell survival; and (iii) analysis of the morphology, survival, long-term proliferation, and stem cell properties and functions of the primary hADSCs after freeze-drying and banking at ambient temperature. The stem cell properties and functions will be assessed by the expression of stem cell gene and protein markers and their capability of adipogenic, osteogenic, and chondrogenic differentiation. A high survival and intact function of the primary hADSCs are anticipated after freeze-drying and long-term storage at ambient temperature under optimal conditions.This award by the Biotechnology and Biochemical Engineering Program of the CBET Division is cosponsored by the Biomaterials Program of the Division of Materials Research.
1605425 HE,在环境温度下以悬浮动画状态进行活细胞对活细胞进行的溶解作用,使得可以实现低成本维护和细胞方便的分布。 细胞的现成可用性对于涉及组织工程,再生医学,细胞移植,输血和干细胞疗法的基于细胞的疗法的广泛应用和最终成功至关重要。该项目的目的是进行系统研究,以了解海藻糖(一种无毒糖)在冰淇淋糖含量的人脂肪衍生的干细胞(HADSC)的冷冻和干燥过程中的保护作用,并在环境温度下融入干燥细胞。由于海藻糖已被用于许多较低的生物体在自然界中生存过极端的寒冷和干旱,因此假设含有海藻糖的干细胞的行为将类似。 该项目将通过促进细胞溶液保存的发展作为基于细胞的医疗治疗的成功技术,从而对改善医疗保健产生重大影响。使用无毒的糖(海藻糖)代替有毒化学物质(例如二甲基磺胺氧化物或DMSO)进行细胞储存库,与NSF Suschem倡议很好地对齐,用土壤含量,稀有,廉价和良性材料代替有毒化学物质。为了了解在环境温度下悬挂动画状态下干燥活细胞的基本科学,提出了三项特定的研究任务。其中包括(i)研究冻干参数对干燥的金色糖溶液动力学对主要HADSC和干燥产物的显微镜形态的影响,分别使用冷冻干燥显微镜和小型和大型样本的台式冻干的效果; (ii)模拟和实验定量含有海藻糖的HADSC的生物物理反应对冷冻和干燥,包括细胞脱水和细胞内冰的形成对于细胞存活很重要; (iii)分析在环境温度下冷冻干燥和银行后,主要HADSC的形态,长期增殖和干细胞特性以及功能。干细胞的特性和功能将通过干细胞基因和蛋白质标记物的表达以及其成生,成骨和软骨的能力进行评估。在最佳条件下在环境温度下冷冻干燥和长期存储后,预计将具有高生存和完整的功能。CBET部门的生物技术和生物化学工程计划的奖项由材料研究部生物材料研究计划共称。
项目成果
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会议论文数量(0)
专利数量(0)
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