Deep Supercooling of Red Blood Cells: Towards Practical Long Term Storage
红细胞深度过冷:走向实用的长期储存
基本信息
- 批准号:10383717
- 负责人:
- 金额:$ 37.78万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2020
- 资助国家:美国
- 起止时间:2020-04-01 至 2024-03-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:AddressAlcoholsAlkanesAnaerobic BacteriaAnimalsAntioxidantsBiochemicalBloodBlood BanksCellsClassificationClinicalCommunitiesCryopreservationDevelopmentErythrocyte TransfusionErythrocytesEthicsFoodGoalsGoldHealthcareHeat shock proteinsHemoglobinHepatocyteHospitalsHydrocarbonsIceIn VitroInferiorInjuryLaboratory StudyLesionLifeLipid PeroxidationLiquid substanceLogisticsMedicalMembraneMetabolicMetabolismMethodsMorphologyOilsOrganOrgan TransplantationOutcomeOxidative StressPatientsProcessPropertyRandomized Controlled TrialsRecoverySafetySamplingSavingsSeriesShapesShippingSiteSolidSurfaceTemperatureTimeTissue EngineeringTissuesTransfusionUncertaintyValidationWaterWhole BloodWorkWorld War Iagedalkalinityaqueousbasecell injurycell typeclinically significantcold temperatureexpectationexperienceexperimental studyimprovedin vivomilliliternovelpreservationprotein expressionsealsuccesswasting
项目摘要
Abstract
Red blood cells (RBCs) are possibly the most transfused blood component and the most widely stored cell
type. While cold storage (+4 oC) of RBCs has been vastly improved in the last few decades with a standard
storage time of 42 days in clinical settings, recent clinical retrospective as well as laboratory studies indicate that
beyond 14 days of storage RBCs might have vastly different biochemical properties and possibly inferior
outcomes in patients. Here, we propose to develop an RBC preservation method based on our recent
breakthrough in deep supercooling (DSC) of aqueous solutions where we can achieve seemingly stable
supercooling for large volumes and at very low temperatures (down to -20 oC) for very long times. This is
achieved by surface sealing of aqueous solutions via water-immiscible hydrocarbon-based liquids. Our central
hypothesis, based on preliminary studies and prior work, is that DSC of RBCs can provide an immediately
practical, high quality, and long-term storage, as an alternative to current clinical standard of cold storage. Our
approach is to first establish a robust characterization framework for storage related injuries to a) establish the
basic temperature optimization of DSC for RBCs, b) while comparing the cell quality of this basic approach to
cold storage and cryopreservation. We will then supplement the DSC approach drawing from our experience in
alleviating lipid peroxidation, oxidative stress, and membrane injuries and metabolic suppression along with
recent advances in RBC preservation such as anaerobic preservation to achieve long-term storage of RBCs in
small volumes. Finally, we aim to extend the range of parameters for DSC to the 150-500 ml range (volume), ~-
25-30 oC (temperature), and 150 days (time) in parallel. Our final goal is to conduct storage with these robust
DSC strategies to preserve a clinical unit (~300 ml) of RBCs for 150 days. By completing this project, we expect,
to demonstrate a novel method to dramatically extend the storage time for RBCs to 150 days whereby alleviating
problems of current approaches. In the long-term the “large volume DSC” method, is widely applicable to all cell,
tissue and organs; especially those that are not amenable to cryopreservation. These advances will positively
influence healthcare by enabling storage of living matter for applications in cell/organ transplantation, engineered
tissue logistics, and food storage among others
抽象的
红细胞 (RBC) 可能是输注最多的血液成分和储存最广泛的细胞
虽然红细胞的冷藏 (+4 oC) 在过去几十年中已经通过标准得到了极大的改进。
在临床环境中的储存时间为 42 天,最近的临床回顾以及实验室研究表明
超过 14 天的储存红细胞可能具有截然不同的生化特性,并且可能较差
在这里,我们建议根据我们最近的研究开发一种红细胞保存方法。
水溶液深度过冷 (DSC) 的突破,我们可以实现看似稳定的结果
在非常低的温度(低至 -20 oC)下长时间进行大容量过冷。
通过与水不混溶的烃基液体对水溶液进行表面密封来实现。
基于初步研究和先前工作的假设是红细胞 DSC 可以立即提供
实用、高品质、可长期保存,可替代目前临床冷藏标准。
方法是首先为存储相关伤害建立一个稳健的特征框架 a) 建立
红细胞 DSC 的基本温度优化,b) 同时将该基本方法的细胞质量与
然后,我们将根据我们的经验补充 DSC 方法。
减轻脂质过氧化、氧化应激、膜损伤和代谢抑制
红细胞保存的最新进展,例如厌氧保存以实现红细胞的长期保存
最后,我们的目标是将 DSC 的参数范围扩展到 150-500 ml 范围(体积),~-
我们的最终目标是同时进行 25-30 oC(温度)和 150 天(时间)的存储。
DSC 策略将临床单位(约 300 毫升)的红细胞保存 150 天。通过完成该项目,我们预计,
展示一种新方法,可将红细胞的储存时间显着延长至 150 天,从而减轻
从长远来看,“大体积 DSC”方法广泛适用于所有细胞,
组织和器官;特别是那些不适合冷冻保存的组织和器官,这些进步将是积极的。
通过存储生命物质以用于细胞/器官移植、工程化应用来影响医疗保健
组织物流和食品储存等
项目成果
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