低温保存细胞的原理 方法和应用

低温保存细胞的原理，冷冻保护剂可以均匀充分地和细胞相接触，保护效果好。对组织而言，保护剂只能作用于其表面，对深层细胞无法起到保护作用。为了提高组织的存活率，应同时控制降温的速率。控制降温速率的慢速降温可以使细胞外溶液中的水结冰，导致细胞外溶液浓度升高，胞内水向膜外渗出，在达到一定温度时，将组织置于滦低温冰箱或液氮中冻存，可以减轻细胞内结晶对细胞的损伤，保持细胞的活性。

慢速冷却低温保存法是目前较为常用的保存方法，其工作程序为：失将细胞放在含有抗冻剂的溶液中进行预处理，接着用程序降温仪将细胞连同溶液以较慢的速度降温。首先是细胞外溶液中的水分结冰使溶液的浓度升高，细胞内的水分透过细胞膜向外渗出，细胞体积收缩，细胞内液的浓度与渗透压增加，冰点下降；随着温度的下降，上述过程继续进行，到一定的温度时迅速降低到一80℃(下冰温度)或一196℃(液氮温度)结冰，并在此温度下长期保存。在零下某一温度结冰时，先是凝结成小冰晶，细小的冰晶对细胞损害较少，但小冰晶表面势能大，往往互相结合成大冰晶。该现象易发生在一30℃一一40℃。大冰晶破坏细胞结构，使细胞坏死。即使小冰晶在冷冻过程中未完全形成大冰晶，在复温过程中也会结成大冰晶，同样导致细胞死亡。不同的细胞要求不同的降温速率，速率过快则在细胞内形成冰晶，在复温过程中细胞内冰晶会产生再结晶，而使细胞损伤。若降温速率过慢，会导致细胞收缩剧烈，并且细胞较长时间处于高渗溶液中也同样会造成细胞的损伤。降温的过程是传热与渗透两个因素相互作用的过程，所谓的最佳降温速率是指这两个因素的最好配合。

应用于低温保存皮肤、气管、血管等生物材料，在临床实践中的应用效果也比较理想。