低温生物技术
作者：张绍志，陈光明 编著
出版时间：2019年版
丛编项： 普通高等教育“十三五”规划教材
内容简介
低温生物技术是低温工程、生物学及医学等学科交叉的产物，是现代生物医学技术的重要组成部分。本书详细论述了水溶液在低温下的性质和转变，生物材料低温保存的原理、应用和仪器设备，低温冷冻治疗的原理、应用和器械，药品和生物材料的冷冻干燥保存原理、应用和仪器设备，重点介绍了热物理科学和技术手段在低温保存、冷冻治疗以及冻干保存中的应用。
目录
前言
第1章绪论1
1.1自然界中的低温生物现象1
1.2低温技术在生物医学中的应用3
1.3低温生物医学技术发展简史4
1.3.1低温保存技术发展简史4
1.3.2冷冻干燥技术发展简史5
1.3.3低温治疗技术发展简史6
习题6
第2章水和水溶液的冷冻7
2.1水溶液的性质7
2.1.1溶液组成的表示方法7
2.1.2稀溶液的性质8
2.1.3水溶液的渗透压9
2.2水的过冷及结冰10
2.2.1水冰相图10
2.2.2水的过冷现象11
2.2.3冰晶的生长12
2.3水溶液的相图14
2.3.1二元溶液的相图14
2.3.2三元溶液的相图15
2.4水溶液的玻璃化及补充相图18
2.5水溶液的热物理性质22
习题33
第3章生物材料的低温保存34
3.1低温保存原理34
3.2悬浮细胞冷冻保存的损伤机理35
3.2.1低温保护剂的毒性36
3.2.2降温过程中的损伤机理37
3.2.3复温过程中的损伤机理40
3.3组织冷冻时的结冰现象41
3.4人体器官冷冻保存问题43
3.5玻璃化保存44
3.5.1玻璃化溶液45
3.5.2冻结线跟踪法47
3.5.3热应力问题48
3.5.4电磁复温技术50
3.5.5快速降温方法51
3.6低温保存应用53
3.6.1人血液细胞的低温保存53
3.6.2人类生殖细胞的低温保存54
3.6.3人体其他细胞的低温保存56
3.6.4人体组织的低温保存57
3.6.5动物生殖细胞的低温保存59
3.6.6其他动物细胞的低温保存60
3.6.7动物组织的低温保存60
3.6.8植物种质资源的低温保存61
3.6.9微生物的低温保存63
3.7低温保存中的污染问题64
3.8低温保存操作实例66
3.8.1人类生殖细胞和生殖组织的保存方案66
3.8.2哺乳动物卵细胞和胚胎的保存方案69
3.8.3植物细胞和组织的保存方案73
3.8.4藻类细胞的保存方案79
3.8.5苔藓的保存方案81
习题82
第4章低温保存过程的建模及分析83
4.1细胞的渗透性及测量83
4.1.1细胞的渗透性及物理模型83
4.1.2细胞渗透性的测量方法86
4.2悬浮细胞低温保护剂处理过程分析89
4.3组织低温保护剂处理过程分析91
4.3.1胰岛组织91
4.3.2人工组织93
4.3.3软骨组织96
4.4悬浮细胞冷冻过程分析99
4.4.1基于理想溶液假设的物理模型99
4.4.2基于非理想溶液假设的物理模型101
4.5胞内冰晶形成的物理模型103
4.6组织冷冻过程分析105
4.6.1肝组织冷冻的物理模型105
4.6.2血管组织冷冻的物理模型107
习题108
第5章低温保存的仪器设备109
5.1差示扫描量热仪109
5.2低温显微镜113
5.2.1低温显微镜发展历史113
5.2.2低温显微镜原理和类型114
5.2.3低温显微图像处理115
5.3程控降温设备117
5.4低温冰箱118
5.5液氮容器121
习题122
第6章低温医疗123
6.1冰帽和冰毯123
6.2冷冻治疗125
6.2.1冷冻治疗的作用机理125
6.2.2冷冻治疗的实施方法127
6.2.3冷冻治疗的过程监测128
6.2.4冷冻治疗的辅助措施130
6.3冷冻治疗器械131
6.3.1半导体型冷冻治疗仪133
6.3.2蒸气压缩型冷冻治疗仪134
6.3.3气体节流型冷冻治疗仪136
6.3.4液氮型冷冻治疗仪139
6.4冷冻治疗过程分析145
6.4.1冷冻治疗过程一维简化分析145
6.4.2冷冻治疗过程数值模拟148
6.5冷冻治疗应用148
习题152
第7章冷冻干燥保存153
7.1冷冻干燥保存原理153
7.2冷冻干燥保护剂156
7.3冷冻干燥设备158
7.3.1干燥箱159
7.3.2冷阱161
7.3.3制冷系统162
7.3.4真空系统164
7.3.5加热系统168
7.3.6在位清洗和在位消毒系统168
7.3.7监控系统170
7.3.8两种冻干机的比较172
7.4冻干过程传热传质分析173
7.4.1真空下的气体导热和扩散174
7.4.2干燥箱内传热传质分析175
7.5冻干显微镜185
7.6冻干保存技术应用187
7.6.1动植物标本冻干保存187
7.6.2微生物冻干保存188
7.6.3蛋白质冻干保存190
7.6.4哺乳动物细胞冻干保存191
7.7冻干制品稳定性问题193
7.7.1水分活度、玻璃化温度与储存稳定性194
7.7.2残余水分测量方法196
习题197
参考文献198
