低温生物医学是综合工程学、生物学、医学等多领域的交叉学科，立足低温作用下以水基溶液环境为载体的传热、相变过程等及其与生物体的相互作用是低温生命科学研究的基础问题并基于此发展出了低温冷冻治疗与低温保存两大研究方向，产生了积极的临床应用价值。低温对于生物体的双面效应在低温治疗与低温保存实践中表现的淋漓尽致，通常情况下水的液固相变是在实际操作中不可避免的物理现象，然而两者对待冰晶的态度却截然相反：低温治疗的目标在于利用冰晶的机械破坏以及一系列由冰晶诱发的缺血、渗透压损伤等实现对不良生物组织的破坏；而低温保存志在规避冰晶损伤，实现高质量的样本保存并能在复苏后实现正常生理功能。因此亟需一种能够调控低温下生物对象相变、物质传输及能量输运过程的手段，突破现有技术瓶颈，实现对于特定过程的个性化强化。

纳米低温生物医学是功能性纳米材料与低温生物医学相互交叉融合而引申出来的全新研究领域，其基本的思路在于将具备特定功能的纳米材料加载到细胞、生物组织的特定部位，实现强化或削弱冰晶成核、生长及重结晶的功能，突破传统低温生物医学无法精准控冰的研究瓶颈。本文基于纳米调控下低温生物过程，从纳米颗粒的调控原理、在低温治疗与低温保存中的实际应用以及优势和不足进行了系统的阐释，并配合纳米颗粒目前的应用情况总结了几类特定的功能性纳米颗粒，分析了相应材料在冰晶调控、强化传热与物质输运中的积极作用，进一步展望了其未来发展方向，以期为更加精准高效的低温生物医学发展提供借鉴。

饶伟，中国科学院理化技术研究所研究员、博士生导师，主要研究方向为低温生物医学、液态金属及微纳米技术的交叉科学问题研究。撰写了《先进低成本医疗技术》等多部权威著作。主持国家自然科学基金、科技部重点研发计划、军委科技委课题、北京市科委重大专项等共15项。入选中国科学院理化技术研究所引进人才计划，北京市青年人才托举计划，北京制冷学会科技新星，担任两项国家级专家组专家、中国科学院低温工程学重点实验室副主任、液态金属技术联合研究中心主任、中国制冷学会六专委委员、北京市制冷学会理事、国家肿瘤微创治疗联盟标准委员会委员等。获中国制冷学会青年科技奖，中国科学院必和必拓导师科研奖，中科院北京分院科技成果转化特等奖等。

团队简介

中国科学院理化技术研究所低温生物医学研究中心由刘静研究员创立于上世纪九十年代末，是低温生物医学工程学北京市重点实验室，在生物传热学领域有二十余年的深厚积累和长期实践经验，在低温生物医学工程学的多个层面研究上取得了系统深入的创新性理论与应用技术成果，围绕低温冷冻治疗与低温保存两大方向均做出了突出的成果。研制出世界首台集深低温冷冻与高温消融于一体的肿瘤微创治疗装备-康博刀，这一大型医疗装备已通过国家药监局产品注册审评获准上市，在全国范围实现规模化临床应用；同时在细胞、组织、器官以及微小生命体的冷冻保存方面取得一系列研究进展，产生重要的学术影响。此外实验室研究员及有关成果先后荣获国际传热界最高奖之一威廉•伯格奖、全国首届创新争先奖、科技盛典CCTV年度十大科技创新人物、中国国际高新技术成果交易会优秀产品奖等众多奖项，在国内外具有较高的学术影响力。