海藻糖与菊粉联用作为人单核细胞系冻干保护剂的协同效应研究

为解决传统细胞冷冻保存成本高、冷链依赖性强的问题，研究人员开展海藻糖(trehalose)与菊粉(inulin)联用作为冻干保护剂(lyoprotectant)的研究。通过评估THP-1单核细胞冻干后的存活率、膜完整性及IL-1β分泌功能，发现该组合可使细胞活性恢复至冷冻保存水平，且菊粉能降低残余水分含量至10.02%。这项发表于《Cryobiology》的研究为生物样本常温保存提供了新策略。

　　

细胞保存技术正面临重大变革。传统冷冻保存需维持-130°C超低温环境，高昂的冷链成本与复杂的物流要求限制了其在资源匮乏地区的应用。更棘手的是，运输过程中温度波动可能导致样本失效。与此形成鲜明对比的是，冻干技术能将生物样本转化为常温稳定的固态形式，但核心挑战在于如何保护细胞在脱水过程中免受致命损伤。

这项突破性研究揭示了天然糖类的协同保护机制。海藻糖作为自然界"隐生生物"的抗脱水分子，与菊粉这种从菊苣中提取的多糖组合，在THP-1单核细胞冻干过程中展现出惊人的保护效果。研究人员通过系统比较不同保护剂配方的效果，发现含1M海藻糖+5%菊粉的组合使细胞存活率达70.79%，与冷冻保存组(68.3%)无统计学差异。更令人振奋的是，冻干细胞经72小时恢复培养后，线粒体膜电位(ΔΨ_m)和细胞膜完整性完全恢复，还能正常分化为巨噬细胞并分泌IL-1β。

研究采用多维度技术验证：WST-1检测代谢活性显示冻干细胞吸光度(450nm)与对照组相当；流式细胞术用TMRE染料证实线粒体功能恢复；单核细胞活化试验通过PMA诱导分化后，ELISA检测到1-5EU/mL内毒素刺激下的IL-1β分泌。特别值得注意的是，菊粉的加入使冻干饼残余水分从11.22%降至10.02%，且储存7周后仍保持固态，而单独使用海藻糖的样品已液化失效。

关键发现包括：1)冻干后细胞膜出现短暂渗透性，PI染色显示72小时后修复；2)海藻糖在冻干过程中自发穿透细胞膜，浓度随保护剂中菊粉存在而增加；3)菊粉通过氢键与膜磷脂相互作用，稳定干燥态膜结构。这些发现解释了为何该组合优于单一成分——海藻糖通过"水替代"机制维持蛋白质结构，而菊粉的高玻璃化转变温度(T_g≈175°C)防止储存期结晶。

这项研究开创性地证明：无需基因改造或复杂设备，天然糖组合即可实现哺乳动物细胞的常温保存。其意义不仅在于节省90%的冷链成本，更使细胞制剂在战地医疗、太空生物学等极端环境应用成为可能。特别值得关注的是，冻干细胞对内毒素刺激的功能响应与新鲜细胞无差异，这为疫苗、免疫治疗产品的全球配送提供了新思路。未来或可基于该配方开发"即溶型"细胞治疗产品，真正实现"从冰箱到药箱"的革命性转变。