冷冻复苏存活率低？今天聊聊程序降温

程序降温并非简单的将细胞放入-80℃冰箱或液氮中，它是通过精确控制降温速率，避免冰晶形成，减少细胞损伤，从而提高复苏率，我们今天来了解程序降温是如何成为影响存活率的关键。

我们都知道细胞如果在没有保护剂的情况下直接进行慢速冷冻，细胞内的水分会逐渐渗出，形成冰晶，冰晶会刺破细胞膜和细胞器，导致物理性损伤，如果采用快速冷冻则可能引起细胞内电解质浓度升高，导致细胞功能受损。

而采用程序降温的核心目的就是在冻存保护液的加持下，引导细胞进行可控的脱水，避免细胞内形成冰晶，让它进入休眠状态。

①程序降温盒：

是利用异丙醇等有机溶剂的相变热来吸收热量。异丙醇在冻结时会释放热量，从而延缓盒内温度的下降速度，提供一个近似线性的降温梯度（大约-1°C/min）。操作方式较简单，可重复利用且成本低，降温速率稳定可靠，能满足大部分客户的细胞系冻存需求。

②程序降温仪：

通过电脑程序精确控制液氮的注入量和腔体内的温度，实现高度可控、可编程的降温过程。可以满足不同细胞类型的冻存需求（干细胞、胚胎细胞、原代细胞等），重复性好，可以实现每次冻存条件一致，记录功能也便于追溯和质量控制。但设备比较昂贵，需要消耗大量的液氮。

①降温速率控制不当

降温过快，细胞内水分没有足够的时间向外渗透，就会快速在细胞内形成大量冰晶，会直接导致细胞出现致命性损伤。降温过慢，细胞长时间暴露在高浓度的保护液（如DMSO）中，对细胞有毒性作用，同时也容易造成细胞脱水造成内部损伤。因此，程序降温需要通过精细控制不同阶段的降温速率来优化效果。

②过冷现象

降温过程中的过冷现象是极其严重的，过冷指的是温度已降至冰点以下，但细胞仍未结冰，在细胞内外形成的冰晶可能破坏细胞膜和细胞器，从而引起细胞死亡。并且后续在复温过程中发生再结晶，形成更大的冰晶，进一步加剧细胞损伤。

   现在常用的程序降温仪就是通过精确控制降温速率和温度梯度，可以有效避免过冷现象的发生。

③温度曲线设计的不合理

程序降温仪中的温度曲线用于监控和控制样品在降温过程中的温度变化。优秀的程序降温仪会提供多段式降温曲线。比方说从室温到植冰温度用一个速率，植冰后再从平台期到-40℃用一个较快速率（细胞已完成大部分脱水），最后从-40℃到-80℃以上或液氮温度用一个更快速的速率。如果是单一斜率就会无法满足细胞在不同温度区间的需求。