Fast Freezing Processes in Tissues
组织中的快速冷冻过程
基本信息
- 批准号:10798699
- 负责人:
- 金额:$ 8.53万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2023
- 资助国家:美国
- 起止时间:2023-06-01 至 2024-05-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:Artificial tissueAwardCalorimetryCell SeparationCellsCollagenCryopreservationCryoprotective AgentsDataDermalDevelopmentDiamondDifferential Scanning CalorimetryDisciplineDisparateEducationEngineeringEquipmentExcisionFibroblastsFormulationFreezingFundingGelGoalsHeatingHeterogeneityInstructionKnowledgeLiverMeasurementMeasuresMethodologyMethodsMicrofabricationMicroscopyModelingNational Institute of General Medical SciencesOpticsProcessProtocols documentationResearchResourcesScanningSystemTechniquesTechnologyTestingThermodynamicsTissue EngineeringTissuesUnited States National Institutes of HealthWaterbiological systemsbiophysical propertiescold temperaturedesignextracellularinfrastructure developmentinstrumentneonatal humanpredicting responserational designsensorundergraduate student
项目摘要
PROJECT SUMMARY (ORIGINAL)
The goal of the research is to advance the formulation of cryopreservation protocols for biological systems
using fundamental biophysical parameters. At present, crucial gaps exist in our knowledge of the biophysical
parameters governing the states of intra- and extra-cellular water during a fast freezing process. This proposal
aims to redress this crucial gap by introducing two new and effective techniques: (a) a measurement
technique based on microscale thermoelectric sensors, engineered using microfabrication techniques
suitable for use with artificial tissues and (b) a measurement technique based on a combination of calorimetry
and low temperature microscopy suitable for use with native tissues. Specifically, the project will: (1) design
fabricate and test microscale thermoelectric sensors to measure fast freezing processes in isolated cells
(Neonatal Human Dermal fibroblasts, NHDFs) and artificial tissues (NHDFs embedded in a collagen gel
sheet) with and without Cryoprotective Agents (CPAs) and (2) develop a combination of calorimetric and low
temperature microscopy (directional solidification) methods to assess fast freezing processes in NHDFs and
native (mammalian liver) tissue sections with and without CPAs. CPA addition and removal in both tissue
(artificial and native) systems will be modeled using irreversible thermodynamic models. These integrated
methods from disparate disciplines will lead to rational design and development of freezing processes for
cryopreservation of donated tissues, an extremely scarce resource, as well as artificially engineered tissues.
The education and infrastructure development part of this NIH AREA 15 proposal includes both instructional
and research components for LSU undergraduate students.
PROJECT SUMMARY (NIGMS Supplemental Award)
The NIGMS supplemental (equipment) award requests funds to purchase a state of the art differential
scanning calorimeter (DSC 8500) to enhance the quality of the data obtained in Aim 2 of the project. The
new instrument will allow us to limit measurement errors and to assess the true contribution of cell
heterogeneity. In addition, the new instrument will controllably freeze cells to a much higher rates (~750
˚C/min) thus allowing us to fully accomplish the goals of the original proposal, i.e., to assess fast freezing
processes in tissues.
项目概要(原件)
该研究的目标是推进生物系统冷冻保存方案的制定
使用基本的生物物理参数。目前,我们对生物物理学的认识存在重大空白,
在快速冷冻过程中控制细胞内和细胞外水状态的参数。这项建议
旨在通过引入两种新的有效技术来弥补这一关键差距:(a)测量
基于微型热电传感器的技术,使用微加工技术设计
适合于与人造组织一起使用,以及(B)基于量热法
以及适合用于天然组织的低温显微镜。具体而言,该项目将:(1)设计
制造和测试微型热电传感器,以测量隔离细胞中的快速冻结过程
(新生儿人真皮成纤维细胞,NHDFs)和人工组织(包埋在胶原凝胶中的NHDFs
片)与和没有冷冻保护剂(CPA)和(2)开发的组合量热和低
温度显微镜(定向凝固)方法,以评估NHDF中的快速冻结过程,
含有和不含CPA的天然(哺乳动物肝脏)组织切片。在两种组织中添加和去除CPA
(人工和天然)系统将使用不可逆热力学模型进行建模。这些集成
来自不同学科的方法将导致合理的设计和冷冻工艺的发展,
冷冻保存捐赠的组织,这是一种极其稀缺的资源,以及人工工程组织。
NIH 15区提案的教育和基础设施发展部分包括教学和基础设施建设。
和研究的组成部分,路易斯安那州立大学本科生。
项目概要(NIGMS补充裁决)
NIGMS补充(设备)奖要求资金购买最先进的差异
此外,还使用了扫描量热仪(DSC 8500),以提高项目目标2中获得的数据的质量。的
新的仪器将使我们能够限制测量误差,并评估细胞的真实贡献。
异质性此外,新仪器将可控地将细胞冷冻到更高的速率(~750
因此,我们可以完全实现原始提案的目标,即,评估快速冻结
组织中的突起。
项目成果
期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Freezing of Solute-Laden Aqueous Solutions: Kinetics of Crystallization and Heat- and Mass-Transfer-Limited Model.
- DOI:10.3390/bioengineering9100540
- 发表时间:2022-10-10
- 期刊:
- 影响因子:0
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