什么是细胞融合技术?
在自发或人工诱导下,两个不同基因型的细胞或原生质体融合形成一个杂种细胞。基本过程包括细胞融合形成异核体、异核体通过细胞有丝分裂进行核融合、最终形成单核的杂种细胞。有性繁殖时发生的精卵结合是正常的细胞融合,即由两个配子融合形成一个新的二倍体。
自发的动物细胞融合概率很低,1962年Okada和Tadokoro发现灭活的仙台病毒有促进细胞融合的作用。这是由于病毒的磷脂外衣与动物细胞的膜十分相似的缘故。病毒外壳上的某些糖蛋白可能还有促进细胞融合的功能。此外,用聚乙二醇作为细胞融合剂,它可引起邻近的细胞膜的粘合,继而使细胞融合成为一个细胞。
细胞融合,即在自然条件下或用人工方法(生物的、物理的、化学的)使两个或两个以上的细胞合并形成一个细胞的过程。人工诱导的细胞融合,在20世纪60年代作为一门新兴技术而发展起来。由于它不仅能产生同种细胞融合,也能产生种间细胞的融合,因此细胞融合技术目前被广泛应用于细胞生物学和医学研究的各个领域。
细胞融合的诱导物种类很多,常用的主要诱导物有灭活的仙台病毒、化学法如用聚乙二醇和物理法如电脉冲。目前应用最广泛的是聚乙二醇,因为它易得、简便且融合效果稳定。PEG的促融机制尚不完全清楚,它可能引起细胞膜中磷脂的酰键及极性基团发生结构重排。动植物细胞融合方法不同,生物法利用灭活仙台病毒是动物细胞融合所特有的。
自发条件下或人工诱导下, 两个不同基因型的细胞或原生质体融合形成一个杂种细胞。基本过程包括细胞融合导致异核体的形成, 异核体通过细胞有丝分裂导致核的融合, 形成单核的杂种细胞。有性生殖时发生正常的细胞融合, 即由两个配子融合成一个合子。
人、鼠细胞融合实验分三步进行:首先,用荧光染料标记抗体。将小鼠的抗体与发绿色荧光的荧光素结合, 人的抗体与发红色荧光的罗丹明结合;第二步是将小鼠细胞和人细胞在灭活的仙台病毒的诱导下进行融合;最后一步将标记的抗体加入到融合的人、鼠细胞中,让这些标记抗体同融合细胞膜上相应的抗原结合。开始,融合的细胞一半是红色, 一半是绿色。在37 ℃下40分钟后, 两种颜色的荧光在融合的杂种细胞表面呈均匀分布,这说明抗原蛋白在膜平面内经扩散运动而重新分布,这种过程不需要ATP。如果将对照实验的融合细胞置于低温(1 ℃)下培育, 则抗原蛋白基本停止运动。这一实验结果令人信服地证明了膜整合蛋白的侧向扩散运动。
通过培养和诱导,两个或多个细胞合并成一个双核或多核细胞的过程称为细胞融合或细胞杂交。 基因型相同的细胞融合成的杂交细胞称为同核体;来自不同基因型的杂交细胞则称为异核体。 同种细胞在培养时两个靠在一起的细胞自发合并,称自发融合;异种间的细胞必须经诱导剂处理才能融合,称诱发融合。 诱导细胞融合的方法有3种:生物方法(病毒)、化学方法(聚乙二醇PEG)、物理方法(电击和激光)。某些病毒如仙台病毒、副流感病毒和新城鸡瘟病毒的被膜中有融合蛋白,可介导病毒同宿主细胞融合,也可介导细胞与细胞的融合,因此可以用紫外线灭活的此类病毒诱导细胞融合。化学和物理方法可造成膜脂分子排列的改变,去掉作用因素之后,质膜恢复原有的有序结构,在恢复过程中便可诱导相接触的细胞发生融合。
细胞融合不仅可用于基础研究,而且还有重要的应用价值,在植物育种方面已经成功的有萝卜+甘蓝、粉蓝烟草+郎氏烟草、番茄+马铃薯等等。
是的,还有聚乙二醇,病毒等方法。
动物细胞融合已经找到合适的病毒(仙台病毒)作为诱导剂。
虽然植物理论上可行,但是似乎还没有找到合适的病毒,因为病毒具有特异性,不是随便拿来什么病毒都能做的。所以植物细胞融合还是在用聚乙二醇和电融合。
希望对你有帮助O(∩_∩)O~
单靠植物组织培养技术好像不能获得白菜-甘蓝的杂合品种吧,其实是植物体细胞杂交技术中就包括了植物组织培养技术,具体看下面的步骤:
植物体细胞杂交:
取白菜和甘蓝的细胞离体培养(获得单个离体细胞)——
——去除细胞壁(纤维素酶和果胶酶)
——使2个去除细胞壁的原生质体融合成杂交细胞(用电击法,聚乙二醇处理等方法)
——再生细胞壁
——组织培养使杂交细胞增殖和分化最终形成试管苗
病毒是最早采用的融合剂。常用于诱导动物细胞融合的病毒有仙台病毒、新城鸡瘟病毒、疱疹病毒等,其中
仙台病毒最常用
。用作融合剂的病毒必须事先用紫外线或β-丙内酯灭活,使病毒的感染活性丧失而保留病毒的融合活性。
优点:融合率较高,对各种动物细胞都适宜,且仙台病毒能在鸡胚中大量繁殖,容易培养;
缺点:仙台病毒不稳定,在保存过程中融合活性会降低,并且制备过程比较烦琐。此外,病毒引进细胞后,可能会对细胞的生命活动产生干扰。
2、聚乙二醇(PEG)诱导融合
聚乙二醇PEG具有强烈的吸水性以及凝聚和沉淀蛋白质的作用,能够有效地促进植物原生质体和动物细胞的融合。在不同种类的动物细胞混合液中加入聚乙二醇,就会发生细胞凝集作用;在稀释和除去聚乙二醇的过程中,就会发生细胞融合。聚乙二醇诱导细胞融合的机理,目前还不太清楚。
优点:聚乙二醇是化学试剂,使用起来很方便,诱导细胞融合的频率比较高
缺点:PEG有一定毒性,对有些细胞(如卵细胞)不适用。
3、电融合20世纪80年代建立起来的电融合技术,是将两种细胞的混合液置于低压交流电场中,使细胞聚集成串珠状,然后施加高压电脉冲
,以促使细胞融合。紧密排列的细胞,在相互接触的细胞膜之间会出现无蛋白颗粒的脂质区,当受到电击时,这个区域就会被击穿,产生脂双层膜孔,导致细胞之间的细胞质连通,进而发生细胞融合。
电融合技术有许多优点,如诱导细胞融合的频率高,对细胞无毒害作用,操作简便,可重复性好。
例如,在烘干后,织物含水率降低,不易导出静电,常被吸附在金属机件上,发生紊乱缠绕现象同一种织物由于所带电荷相同,发生互斥,使落布不易折叠整齐,影响下道加工
操作工的手和带电荷的干布接触时常受到电击,带静电的服装易吸附尘埃而污染服用衣物带静电后会相互纠缠出现“裙抱腿”现象,引起肢体不适感。
长时间静电干扰会使人体的血糖浓度升高,血液中钙和维C含量下降,导致人们出现焦燥、头痛、胸闷、咳嗽等不良反应,甚至还会引发支气管哮喘和心率失常。所以对纺织品进行抗静电整理至关重要。
一静电在纺织品上产生的原因
静电(起电)是两种物质摩擦后,接触面发生脱离并在其表面间发生的电子或离子的激动能,出现电荷聚集而产生的。接触起电、摩擦起电、变形起电以及光电和热电效应等都是静电产生的主要原因。
纺织品产生静电的主要原因是纺织材料之间的相互摩擦。大部分的纺织材料是不良导体,比电阻较高,在生产加工的过程中,难免会有摩擦、牵伸、压缩、剥离及电场感应和热风干燥等因素的影响而产生静电。
二影响纺织品静电特性的因素
影响纺织品静电的因素很多,但主要取决于纺织品的吸湿性和空气的相对湿度及摩擦条件等。
(1)纺织品的亲水性能
纤维的亲水性越好,吸湿越多,带电量越低,抗静电效果越好。因为纤维表面及微毛细管中容易形成表面水膜或纤维中的水脉,有利于电子或离子的泄逸。天然纤维如棉、毛、丝、麻等吸湿性较高,电阻较低,静电现象并不严重,而合成纤维由于吸湿性较低、结晶度较高等易产生静电。
(2)空气的相对湿度
空气的相对湿度越低,纤维的吸湿率越低,即使是亲水性纤维,也由于回潮率低而易产生静电。因为即使是亲水性纤维,在绝对干燥的情况下也是绝缘体。
(3)摩擦条件
纤维表面越粗糙,摩擦系数越大,接触点越多,越容易产生静电。两物体表面的相对摩擦速度越快,则点接触的几率越大,电荷密度越大,电位差也越高。摩擦时,纤维间的压力越大,则摩擦面积越大,带电量也越大。
(4)空气的温度
温度对纤维材料的静电量也有影响,温度升高,电阻下降,带电量减少。但温度对静电的影响比起相对湿度的影响要小很多。
三纺织品抗静电的主要方法
一般静电现象是电荷发生过程(电荷移动、分离)和消失过程(电晕放电、静电泄露)复杂交错而产生的现象。当这两个相反的过程达到平衡时就是实际的静电荷水平。
纺织品抗静电的机理及其方法可以总结为:减少电荷的产生,加快电荷的泄露,以及中和产生的静电荷。由静电产生的原因,纺织品抗静电的机理以及影响因素,纺织品抗静电主要有以下几种方法:
(1)纱线或织物后整理过程中添加抗静电剂
这种方法适用于各种纤维材料。经过浸轧、浸渍、焙烘等使抗静电剂粘附或交联在纤维或织物上,作用机理是:降低纤维间摩擦系数、提高纤维的吸湿性、或者使纤维表面离子化,从而抑制或减少静电荷的产生,达到抗静电的目的。
所用抗静电剂按离子性分为阳离型、阴离子型和非离子型,其中阳离子型抗静电效果最好,阴离子型耐久性最好,非离子型应用最广泛。
此法的优点是:简便易行,成本低,特别适合于消除纺织加工过程中的静电干扰,而且处理后的织物还具有吸湿、防污、不吸尘等功能。
缺点为:抗静电效果的耐久性差,表面活性剂易挥发,更不耐洗涤,而且在低湿度环境中抗静电效果差。
(2)对成纤高聚物进行共混、共聚合或接枝改性
①大多数合成纤维导电性差,可在成纤高聚物中添加亲水性单体或聚合物,提高吸湿性,可以使纤维获得抗静电的性能,其机理和优缺点与织物表面处理相同。
②用共聚或接枝聚合的方式将亲水性极性单体聚合到疏水性合成纤维主链上,例如在PET大分子中嵌入聚乙二醇,也可提高纤维的吸湿性和抗静电性能。
该法可使纤维及织物能较好地保持原有的风格和力学性能,同时具有耐水洗性、持久的抗静电性能,但耐碱性差,成本高,而且抗静电剂在与其他助剂混合使用时易出现问题。
(3)混纺或嵌织抗静电纱线
在纺纱中混入少量的导电短纤维,可以生产抗静电纱线,同时可以减少甚至消除纺纱过程中存在的静电问题。
导电纤维包括金属纤维(不锈钢纤维,铜纤维,铝纤维等)、碳纤维和有机导电纤维,目前市场上用来开发抗静电混纺纱多采用有机导电纤维。
该法的优点是:具有良好的耐洗性、耐摩擦性、耐热性、耐光照性及永久的抗静电性,且不受环境温湿度变化的影响,正得到愈来愈广泛的开发和应用。
缺点是:导电纤维价格较高,制成织物成本较高,而且大多数的导电纤维为深色,所以在使用导电纤维开发抗静电织物时,必须注意织物的染色性能。
(4)涂覆法
将导电材料如石墨、铜粉或银粉掺进涂层中,对织物表面进行涂层。
用纳米溶胶和纳米二氧化钛整理的织物抗静电效果好,但耐水洗性一般。现在最新研究的纳米导电粉末铟掺杂二氧化锡(ITO)涂覆在织物上具有优异的导电性和透明性,且不受气候和使用环境的限制,且性能持久、方法简单,缺点是透气性差。
在织物表面镀金属(如镀铜、镍、银等)或复合镀(如镀铜-镍等)也是有效的抗静电方法,其中复合镀的方法具备复合金的特点,保留了镀单一金属的优点,又能避免其缺点,而且设备简单,投资少,易操作,织物柔软,服用性能好,可推广性强,具有良好的前景。
四结语
随着人们对服装性能要求的提高及生产上精密度和安全性的考虑,对抗静电纺织品的要求也越来越高。
目前,纺织品的抗静电整理取得了一定的成效,然而在这些工艺中都不同程度地存在一些缺点,经整理后的织物虽然具有抗静电性能,但可能导致整理后织物的手感、白度及透气性有一定程度地下降,影响了使用的舒适性能,同时还存在着抗静电性能不持久的缺点。所以提高纺织品的抗静电性能仍是当今纺织染整领域重要的研究课题。