摘要：低温保存技术能够延长生物材料的保存时间,在生物医学领域有着广泛应用。经过数十年的发展,已经成功实现了细胞、胚胎等小尺寸生物材料的低温保存,但对器官等复杂组织而言,传统低温保存技术仍然面临许多挑战。真空及纳米技术的应用有望解决这些难题。利用真空及纳米技术对冰晶的成核与结晶过程进行调控,能够提升过冷系统的稳定性,优化大体积玻璃态生物材料的复温过程,从而提升器官等复杂组织的低温保存效果。本文将聚焦于真空及纳米技术在过冷保存及无冰晶的玻璃化保存中的应用,分别从基本原理、研究进展、发展趋势等方面展开论述。

摘要：纳米磁热复温有望解决器官玻璃化低温保存复温的难题。本文测试了氧化铁纳米颗粒在VS55低温保护剂溶液中的胶体稳定性及磁热性能。结果表明,纳米颗粒VS55溶液分散体系即使在玻璃化冷冻磁热复温后,仍在较长时间内保持胶体稳定,且磁热性能随交变磁场电流、纳米颗粒浓度的增加而提升。磁共振成像结果显示通过灌注能够基本实现纳米颗粒在大鼠肾脏组织中的均匀分布与完全洗脱。肾脏总体结构在玻璃化冷冻磁热复温后保持完整,但磁共振成像显示其内部血管网络可能受到一定程度的损伤。研究结果说明,通过进一步提升磁场强度或纳米颗粒的磁热性能,优化灌注加载流程,有望实现更加快速均匀的复温,从而在不久的将来解决器官玻璃化保存的复温难题。

上海理工大学生物系统热科学研究所

教授、博士生导师

摘要：近年来,器官移植术以及相关基础研究的快速发展对复杂组织器官的高质量保存提出了迫切需求。供体组织器官的缺乏以及供体和受体在时间和空间上的不匹配限制了其在临床上的应用,低温保存有望解决这一限制。目前,虽然已经成功实现了细胞、胚胎等小尺寸生物样本的低温保存,但对大体积的复杂组织器官来讲,现有低温保存技术仍然面临诸多瓶颈问题。特别是真空及纳米等工程学技术的应用及对低温保存过程中损伤因素的认识不断深入,拓展了传统低温保存的研究范畴,有望突破当前复杂组织器官低温保存中的技术瓶颈。本文综述了复杂组织器官低温保存的常用方法及损伤因素,阐述了真空及纳米技术在调控冰晶成长、实现均匀快速复温等方面的应用。同时,介绍了先进生物材料改善低温保存效果的机制及其在低温保存中的应用,并对该领域未来发展趋势提出了建议。

中国科学技术大学

教授、博士生导师

摘要：低温环境能够延缓生物体内新陈代谢进而抑制一系列生化反应的发生与进行，是诸多生物样本得以长期储存的重要手段。近年来，低温保存技术的成功应用，已直接、有效地推动了细胞、组织、器官、药物、食品等诸多领域的发展和进步，创造了显著的经济与社会效益，但实现高效健康的低温保存仍存在诸多挑战。非接触式的物理性压力增强技术是根据液态水的热力学和动力学性质改变其相转变行为，不会引入任何外源性物质，有望解决当前低温保存所存在的诸多难题。本文通过对高压冷冻以及定容冷冻两种低温保存方式进行综述，从其基本原理、研究进展、未来发展趋势进行总结概述，旨在促进高效、绿色、经济的生物低温保存技术。