细胞冻存与复苏是什么原理

在低于-700C 的超低温条件下，有机体细胞内部的生化反应极其缓慢，甚至终止这就是细胞冻存。水在低于零度的条件下会结冰。如果将细胞悬浮在纯水中，随着温度的降低， 细胞内外的水分都会结冰，所形成的冰晶会造成细胞膜和细胞器的破坏而引起细胞死亡。

这种因细胞内部结冰而导致的细胞损伤称为细胞内冰晶的损伤。如果将细胞悬浮在溶液中，随着温度的降低，细胞外部的水分会首先结冰，从而使得未结冰的溶液中电解质浓度升高。

如果细胞长时间暴露在如此高溶质的溶液中，细胞膜上的脂质分子就会受损，细胞就会泄漏。当温度恢复时，大量的水会进入细胞，导致细胞死亡。这种由保存溶液中溶质浓度升高引起的细胞损伤称为溶质损伤或溶液损伤。

当温度进一步下降时，细胞内外结冰，造成冰晶损伤。但如果在溶液中加入冷冻保护剂，可以保护细胞免受溶质损伤和冰晶损伤。因为冷冻保护剂很容易与溶液中的水分子结合，从而降低冰点，减少冰晶的形成，并通过其摩尔浓度降低未结冰溶液中电解质的浓度，使细胞免受溶质损伤，细胞可以在超低温下保存。

复苏时，一般以快速加热，1-2分钟内恢复常温，细胞内外不会形成大冰晶，也不会长时间暴露在高浓度电解质溶液中，无冰晶损伤和溶质损伤，冷冻细胞恢复后仍保持正常结构和功能。

冷冻保护剂对细胞的冷冻保护效果也与冷冻速率、冷冻温度和复温速率有关。不同的冷冻保护剂有不同的冷冻保护效果。