CN117378598B - 一种卵母细胞冻存液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种卵母细胞冻存液及其制备方法,所述卵母细胞冻存液包括血清白蛋白、半乳糖、多元醇、PVA、改性纳米羟基磷灰石、HEPES缓冲液等成分。其中,改性纳米羟基磷灰石由羟基磷灰石接枝烷基酸和羧甲基纤维素改性,有效改善了纳米羟基磷灰石的生物活性和分散性;半乳糖与多元醇复配,与改性纳米羟基磷灰石产生了良好的协同作用。本发明有效优化了卵母细胞冻存液方案,相比现有技术,具有显著的提升效果和良好的应用前景,为卵母细胞冻存技术提供了借鉴和参考。
Description
技术领域
本发明属于辅助生殖技术领域,具体涉及一种卵母细胞冻存液及其制备方法。
背景技术
冷冻保存技术已成为生物医学领域不可或缺的保存方法之一。采用该技术可以将细胞、组织及器官等生物材料保存于超低温环境中,使细胞新陈代谢大大减慢甚至停止,一旦恢复正常生理温度又能继续发育。目前最常见的冷冻保存方法为玻璃化冻存,玻璃化冻存是将快速冷冻与冷冻保护剂相结合,用高浓度的冷冻保护剂将细胞内水分置换出来,经急速降温,使得细胞由液态转化为外形似玻璃状的非晶体化固体状态的方法。在玻璃化冻存过程中,适当的冷冻保护剂可以减少细胞特性的改变或丢失,起到保护细胞的作用。
卵母细胞冻存技术是一种用于保存卵母细胞的玻璃化冻存方法,被广泛应用于生育力保存及辅助生殖技术中。卵母细胞冻存液作为冷冻保护剂,是卵母细胞冻存技术中最关键的基础物质之一,目的是避免冻存体系中形成冰晶而导致卵母细胞失活。但目前冷冻保护剂中使用的高浓度渗透性冷冻保护剂(如DMSO等)容易引起化学毒性,一旦操作过慢可能引起强烈的渗透损伤,破环卵母细胞的骨架结构;玻璃化过程还会引起卵母细胞脂质含量变化,影响卵母细胞膜的完整性,进而影响后续的受精和发育过程。而且现有的冷冻保护剂不能有效的控制冰晶的生长,进而损害细胞。
现有技术,例如,一种冷冻保存液及其制备方法(CN111789108B),公开了一种含有PVA,乙二醇和蔗糖的冷冻保存液,以PVA为主要低温保护剂成分,但仍需要DMSO渗透性保护剂,且卵母细胞玻璃化过程中的质量变化未得到明显改善。
因此,亟需在现有技术的基础上,提供新的技术方案,开发细胞毒性更低、能更高效抑制冻存过程中脂质变化的卵母细胞冻存液。
发明内容
为解决现有技术的不足,本发明提供了一种卵母细胞冻存液及其制备方法。
本发明的一个目的在于,提供一种卵母细胞冻存液,所述卵母细胞冻存液包括质量份数如下的成分:
血清白蛋白 0.1-5份
半乳糖 9-20份
聚乙二醇 1-8份
多元醇 10-30份
PVA 1-6份
改性纳米羟基磷灰石 0.01-0.1份
HEPES缓冲液 20-50份
水 20-50份;
其中,
所述改性纳米羟基磷灰石是由纳米羟基磷灰石接枝烷基酸和羧甲基纤维素所得产物。
在冷冻过程中,卵母细胞可能会受到氧化应激损伤,导致其活性和复活率降低。保持卵母细胞线粒体活性可以促进细胞内代谢和能量产生,有助于减少这种损伤。纳米羟基磷灰石可减少卵母细胞线粒体内活性氧的产生,促进细胞增殖和分化,从而保护卵母细胞免受氧化应激的伤害,减少损伤和凋亡。
PVA,能够有效的抑制玻璃化过程中冰晶的产生,提高冷冻液的玻璃化能力。
PVA溶液作为非渗透性冷冻保护剂,主要通过维持低温细胞渗透压、减少细胞内冰晶形成、抑制蛋白质变性和促进细胞复苏等多方面的作用来保护细胞的完整性。有研究表明,普通的玻璃化冷冻液冷冻后的卵母细胞复温后的成活率在80%左右,添加PVA的冷冻液冷冻卵母细胞复温后的成活率达到了95%以上。
多元醇作为渗透性冷冻保护剂,主要通过降低细胞内冰点,防止冰晶形成和破坏细胞结构。冰晶的形成会破坏细胞的结构和功能,而多元醇的保护作用在于抑制冰晶的形成,从而保护细胞的完整性。
半乳糖与多元醇复配,产生协同作用,通过防止细胞内蛋白质的聚合,诱导脂质的稳定性,从而提高卵母细胞玻璃化后的囊胚率。
聚乙二醇,优选PEG8000,无毒,有研究证明其能够提高卵母细胞玻璃化后的正常率,能够防止某些卵磷脂的降解,可以有效的保持细胞膜的完整性。
乙二醇作为渗透性保护剂,特定的渗透性保护剂提供的有效保护基于它们的膜渗透性和其他特性,以及卵母细胞的成熟阶段。研究表明,乙二醇的通透性是PG和DMSO的一半,但是其毒性低,作为渗透性保护剂的首选,在玻璃化过程中,穿透质膜与水分子形成氢键,降低冰晶的形成,而恰好PEG8000能够促进细胞膜的通透性,两者相互弥补,同时PEG8000不单单是提高膜的通透性,当细胞膜在玻璃化过程中受损时,能够防止水流入细胞导致细胞涨破。
半乳糖,属于单糖,与二糖相比有较小的偏摩尔体积,置换水的能力弱于二糖,能够降低细胞内外渗透性保护剂的浓度,可以提供最佳的低温保存条件;此外糖与细胞双分子层相互作用,防止细胞内蛋白质的聚合,诱导脂质的稳定性;其与乙二醇的生物相容性较好。
相同浓度的单糖和双糖的渗透压相似,但是双糖溶液的粘度大,半乳糖溶液能够更好的与其他渗透性保护剂混合,此外,有研究表明,卵母细胞对单糖溶液的耐受性高于双糖溶液,能够更好的保护细胞免损伤。
进一步地,血清白蛋白可选人血清白蛋白或者替代物,如十二烷基磺酸钠SDS或者羟丙基纤维素HPC中的任意一种。
进一步地,所述PVA的水解度大于80%。
进一步地,所述多元醇选自丙二醇、乙二醇或丁二醇。
进一步地,所述聚乙二醇分子量为4000-8000。
进一步地,所述半乳糖选自D-半乳糖或L-半乳糖。
进一步地,所述HEPES缓冲液的浓度为50-70 wt%。
进一步地,所述缓冲液选自HEPES缓冲液、M199缓冲液的任意一种。
本发明的另一个目的在于,提供上述卵母细胞冻存液的制备方法,包括如下步骤:
(1)改性纳米羟基磷灰石的制备:在装有冷凝装置的反应器中,将纳米羟基磷灰石、烷基酸、羧甲基纤维素加入乙醇的水溶液中,加热回流,然后除去溶剂,水洗固相,烘干得到所述改性纳米羟基磷灰石;
(2)卵母细胞冻存液的制备:将所述改性纳米羟基磷灰石、半乳糖、聚乙二醇、多元醇、PVA和水共混,搅拌后加入血清白蛋白和HEPES缓冲液,得到卵母细胞冻存液。
进一步地,所述纳米羟基磷灰石、烷基酸和羧甲基纤维素的质量比为1:5:5-1:10:10。
进一步地,所述乙醇的水溶液中,乙醇的浓度为50-70 wt%。
进一步地,所述加热的温度为80-100℃。
本发明具有以下有益效果:
1. 本发明的卵母细胞冻存液采用PVA、多元醇、半乳糖等成分复配,产生了良好的协同效应。通过有效降低玻璃化试剂的化学毒性,控制卵母细胞玻璃化过程中脂质的变化,提高卵母细胞玻璃化后的囊胚率、成活率和发育能力,改善卵母细胞解冻后的质量。
2. 本发明中的改性纳米羟基磷灰石由纳米羟基磷灰石与烷基酸接枝羧甲基纤维素制备,不仅具有防止重结晶、增加卵母细胞线粒体活性、降低活性氧的生物学作用,且表面接枝的长链烷基结构,提高纳米羟基磷灰石分散性的同时,也可作为细胞的能量代谢物,有免疫增强和抗菌作用,与羧甲基纤维素的抗粘连、保水作用相结合,综合提高了材料的生物相容性和分散性,改善了纳米羟基磷灰石在卵母细胞冻存液中的应用效果。
3. 本发明有效优化了卵母细胞冻存液方案,相比现有技术,解冻后的细胞存活率有较大提升,具有良好的应用前景,为卵母细胞冻存技术提供了借鉴和参考。
附图说明
图1是本发明实施例1中的卵母细胞放大图。
图2是本发明实施例1中的囊胚放大图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行具体描述,以便于所属技术领域的人员对本发明的理解。有必要在此特别指出的是,实施例只是用于对本发明做进一步说明,不能理解为对本发明保护范围的限制,所属领域技术熟练人员,根据上述发明内容对本发明作出的非本质性的改进和调整,应仍属于本发明的保护范围。同时下述所提及的原料未详细说明的,均为市售产品;未详细提及的工艺步骤或制备方法为均为本领域技术人员所知晓的工艺步骤或制备方法。
本实施例中,除非另外指明,所有配制和测试均发生在25℃的环境。实施例中将使用下列成分,并且具有所标明的功能。
卵母细胞:取自珠海百试通生物科技有限公司C57BL/6雌性小鼠;
人血清白蛋白:在细胞培养中起到维持渗透压、缓冲和营养作用,采购自深圳卫光生物制品股份有限公司;
半乳糖:与多元醇渗透性冷冻保护剂有协同作用,采购自Sigma,牌号为G5388;
乙二醇:一种多元醇,渗透性冷冻保护剂,采购自Sigma,牌号为102466;
聚乙二醇:采用PEG8000,一种高分子聚合物,能够促进细胞膜的通透性,采购自Sigma,牌号为89510;
PVA:聚乙烯醇,非渗透性冷冻保护剂,采购自Sigma,牌号为P8136,水解度88%;
HEPES:4-羟乙基哌嗪乙磺酸,一种两性离子缓冲剂,用于培养细胞时维持恒定的pH值,采购自Sigma,牌号为H4034;HEPES缓冲液浓度为50 wt%;
HEPES-Na:4-羟乙基哌嗪乙磺酸钠盐,采购自Sigma;
改性纳米羟基磷灰石:用于增加卵母细胞系线粒体活性,降低活性氧的产生,自制。纳米羟基磷灰石原料采购自Sigma,牌号为919101;
月桂酸:一种饱和脂肪酸,是改性纳米羟基磷灰石的原料,采购自Sigma,牌号为W261416;
羧甲基纤维素:一种阴离子型纤维素醚,是改性纳米羟基磷灰石的原料,采购自Sigma,牌号为C5678。
实施例1
一种卵母细胞冻存液A,包括如下质量份数的成分:
人血清白蛋白 5份
半乳糖 9份
聚乙二醇 2份
乙二醇 15份
PVA 1份
改性纳米羟基磷灰石 0.05份
HEPES缓冲液 44.95份
纯化水 23份;
另外,公开一种冷冻平衡液A,包括如下质量份数的成分:
人血清白蛋白 10份
乙二醇 7.5份
PVA 1.5份
HEPES缓冲液 46份
纯化水 35份。
上述卵母细胞冻存液的制备方法包括如下步骤:
(1)改性纳米羟基磷灰石的制备:
将纳米羟基磷灰石、月桂酸和羧甲基纤维素(1:5:5,m/m/m)浸入足量的乙醇水溶液(65 wt%)中,室温下搅拌15 min,然后转移至水浴加热器中加热至85℃,搅拌回流反应3h,冷却至室温,转移至过滤离心机,除去水和乙醇,将剩余固相物质用纯化水进行清洗,放入恒温干燥箱在60℃下烘干5 h,得到改性纳米羟基磷灰石;
(2)卵母细胞冻存液的制备:
按上述质量份数,将纯化水、PVA、聚乙二醇、乙二醇、半乳糖和所述改性纳米羟基磷灰石混合,80℃搅拌1 h,降到室温后加入人血清白蛋白和HEPES缓冲液,用HEPES-Na调节pH为7.2,得到卵母细胞冻存液A;
上述冷冻平衡液的制备方法包括如下步骤:
按上述质量份数,将纯化水、PVA、乙二醇混合,80℃搅拌1 h,降到室温后加入人血清白蛋白和HEPES缓冲液,用HEPES-Na调节pH为7.2,得到冷冻平衡液A。
实施例2
一种卵母细胞冻存液B,包括如下质量份数的成分:
人血清白蛋白 5份
半乳糖 10份
聚乙二醇 5份
乙二醇 15份
PVA 1份
改性纳米羟基磷灰石 0.04份
HEPES缓冲液 39.96份
纯化水 24份;
另外,公开一种冷冻平衡液B,包括如下质量份数的成分:
人血清白蛋白 15份
乙二醇 15份
HEPES缓冲液 70份。
上述卵母细胞冻存液的制备方法包括如下步骤:
(1)改性纳米羟基磷灰石的制备方法同实施例1;
(2)卵母细胞冻存液的制备:
按上述质量份数,将纯化水、PVA、聚乙二醇、乙二醇、半乳糖和所述改性纳米羟基磷灰石混合,80℃搅拌1 h,降到室温后加入人血清白蛋白和HEPES缓冲液,用HEPES-Na调节pH为7.2,得到卵母细胞冻存液B;
上述冷冻平衡液的制备方法包括如下步骤:
按上述质量份数,将乙二醇、人血清白蛋白加入HEPES缓冲液,用HEPES-Na调节pH为7.2,得到冷冻平衡液B。
实施例3
一种卵母细胞冻存液C,包括如下质量份数的成分:
人血清白蛋白 1份
半乳糖 10份
聚乙二醇 5份
乙二醇 15份
PVA 1份
改性纳米羟基磷灰石 0.06份
HEPES缓冲液 38份
纯化水 29.94份;
一种冷冻平衡液A,包括如下质量份数的成分:
人血清白蛋白 10份
乙二醇 7.5份
PVA 1.5份
HEPES缓冲液 46份
纯化水 35份。
上述卵母细胞冻存液的制备方法包括如下步骤:
(1)改性纳米羟基磷灰石的制备方法同实施例1;
(2)卵母细胞冻存液的制备:
按上述质量份数,将纯化水、PVA、聚乙二醇、乙二醇、半乳糖和所述改性纳米羟基磷灰石混合,80℃搅拌1 h,降到室温后加入人血清白蛋白和HEPES缓冲液,用HEPES-Na调节pH为7.2,得到卵母细胞冻存液C;
冷冻平衡液A的制备方法同实施例1。
实施例4
一种卵母细胞冻存液D,包括如下质量份数的成分:
人血清白蛋白 1份
半乳糖 15份
聚乙二醇 5份
乙二醇 20份
PVA 2份
改性纳米羟基磷灰石 0.08份
HEPES缓冲液 36.92份
纯化水 20份;
一种冷冻平衡液B,包括如下质量份数的成分:
人血清白蛋白 15份
乙二醇 15份
HEPES缓冲液 70份。
上述卵母细胞冻存液的制备方法包括如下步骤:
(1)改性纳米羟基磷灰石的制备方法同实施例1;
(2)卵母细胞冻存液的制备:
按上述质量份数,将纯化水、PVA、聚乙二醇、乙二醇、半乳糖和所述改性纳米羟基磷灰石混合,80℃搅拌1 h,降到室温后加入人血清白蛋白和HEPES缓冲液,用HEPES-Na调节pH为7.2,得到卵母细胞冻存液D;
冷冻平衡液B的制备方法同实施例2。
实施例5
一种卵母细胞冻存液E,包括如下质量份数的成分:
人血清白蛋白 2份
半乳糖 12份
聚乙二醇 5份
乙二醇 20份
PVA 1.5份
改性纳米羟基磷灰石 0.08份
HEPES缓冲液 29.42份
纯化水 30份;
一种冷冻平衡液A,包括如下质量份数的成分:
人血清白蛋白 10份
乙二醇 7.5份
PVA 1.5份
HEPES缓冲液 46份
纯化水 35份。
上述卵母细胞冻存液的制备方法包括如下步骤:
(1)改性纳米羟基磷灰石的制备方法同实施例1;
(2)卵母细胞冻存液的制备:
按上述质量份数,将纯化水、PVA、聚乙二醇、乙二醇、半乳糖和所述改性纳米羟基磷灰石混合,80℃搅拌1 h,降到室温后加入人血清白蛋白和HEPES缓冲液,用HEPES-Na调节pH为7.2,得到卵母细胞冻存液E;
冷冻平衡液A的制备方法同实施例1。
对比例1
一种卵母细胞冻存液F,本对比例与实施例1的区别在于,本对比例中的卵母细胞冻存液F中不含月桂酸和羧甲基纤维素接枝改性的纳米羟基磷灰石,而是用等质量份数的未改性纳米羟基磷灰石代替,其他成分、质量份数和制备方法均与实施例1相同。
一种冷冻平衡液A,各成分及制备方法同实施例1。
对比例2
一种卵母细胞冻存液G,本对比例与实施例2的区别在于,本对比例中的卵母细胞冻存液G中未加乙二醇,而是用等质量份数的纯化水代替,其他成分、质量份数和制备方法均与实施例2相同。
一种冷冻平衡液B,各成分及制备方法同实施例2。
对比例3
一种卵母细胞冻存液H,本对比例与实施例3的区别在于,本对比例中的卵母细胞冻存液H中未加半乳糖,而是用等质量份数的纯化水代替,其他成分、质量份数和制备方法均与实施例3相同。
一种冷冻平衡液A,各成分及制备方法同实施例1。
测试例
对实施例1-5和对比例1-3进行卵母细胞的生物活性测试。
测试方法如下所述:
S1、冷冻:将卵母细胞分别加入实施例1-5、对比例1-3的冷冻平衡液中平衡2.5min,然后将上述卵母细胞转移到对应卵母细胞冻存液A-H中保持20 s,然后将卵母细胞转移到冷冻载杆上,并迅速放入液氮中冷冻保存;
S2、解冻:将上述卵母细胞置于37℃的复苏液中平衡1 min,然后转移到稀释液中等待3 min,最后再转移到清洗液中5 min。解冻后,将卵母细胞转移到适当的培养基中进行孵育至完全恢复,计算卵母细胞的存活率,然后进行卵胞浆内单精子注射、培养,并计算卵母细胞的受精率、囊胚率。
其中,所述复苏液,由1份人血清白蛋白,20份半乳糖,79份HEPES缓冲液组成;所述稀释液,由5份人血清白蛋白,10份半乳糖,75份HEPES缓冲液组成;所述清洗液,由5份人血清白蛋白,95份HEPES缓冲液组成。
所得结果如表1和图1、2所示。
表 1 测试结果
图1是本发明实施例1中的卵母细胞放大图。
图2是本发明实施例1中的囊胚放大图。
从表1可以得出,实施例1-5的卵母细胞冻存液,均具有优良的生物活性和稳定性。在实际应用测试时,实施例1的卵母细胞活性明显优于未加改性纳米羟基磷灰石的对比例1,实施例2、3的卵母细胞活性也明显优于对比例2、3。证明本发明的技术方案中,改性纳米羟基磷灰石、多元醇、半乳糖之间能够产生协同效应,在保证冻存液稳定性的同时,可以有效改善卵母细胞解冻后的质量,提高卵母细胞玻璃化后发育能力。
对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外,应当理解,虽然本说明书按照实施方式加以描述,但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施例中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (8)
1.一种卵母细胞冻存液,其特征在于,所述卵母细胞冻存液包括质量份数如下的成分:
血清白蛋白 0.1-5份
半乳糖 9-20份
聚乙二醇 1-8份
多元醇 10-30份
PVA 1-6份
改性纳米羟基磷灰石 0.01-0.1份
HEPES缓冲液 20-50份
水 20-50份;
其中,
所述改性纳米羟基磷灰石是由纳米羟基磷灰石接枝月桂酸和羧甲基纤维素所得产物;
所述多元醇为乙二醇;
所述改性纳米羟基磷灰石的制备包括如下步骤:
在装有冷凝装置的反应器中,将纳米羟基磷灰石、月桂酸、羧甲基纤维素加入乙醇的水溶液中,加热回流,然后除去溶剂,水洗固相,烘干得到改性纳米羟基磷灰石。
2.根据权利要求1所述卵母细胞冻存液,其特征在于,所述PVA的水解度大于80%。
3.根据权利要求1所述卵母细胞冻存液,其特征在于,所述聚乙二醇分子量为4000-8000。
4.根据权利要求1所述卵母细胞冻存液,其特征在于,所述HEPES缓冲液的浓度为50-70wt%。
5.根据权利要求1所述卵母细胞冻存液,其特征在于,所述纳米羟基磷灰石、月桂酸和羧甲基纤维素的质量比为1:5:5-1:10:10。
6.根据权利要求1所述卵母细胞冻存液,其特征在于,所述乙醇的水溶液中,乙醇的浓度为50-70 wt%。
7.根据权利要求1所述卵母细胞冻存液,其特征在于,所述加热的温度为80-100℃。
8.权利要求1-7任一项所述卵母细胞冻存液的制备方法,其特征在于,所述卵母细胞冻存液的制备方法包括如下步骤:
卵母细胞冻存液的制备:将改性纳米羟基磷灰石、半乳糖、聚乙二醇、多元醇、PVA和水共混,搅拌后加入血清白蛋白和HEPES缓冲液,得到卵母细胞冻存液。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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