点成分享| 低温冷冻保存的技术研究（一）
Part1. 低温冷冻保存的应用
不知道大家看没看过或听过《三体》这个小说呢？
其中有个情节还蛮影响深刻的。三体第二部黑暗森林中出现了一种技术，低温休眠技术，即将目标速冻保存，等待数个世纪后高度发达的人类科技将目标唤醒。
然而利用低温休眠进行人类活动并不是《三体》的独创，在《越空狂龙》《星际穿越》《深空失忆》等一些经典的科幻作品中，都出现此类技术。
虽然他们的叫法不同，但具体的操作描述大概都一样，是指在极短的时间内，将人冷冻在极低的环境下，使代谢停止，无限延长生命周期
低温休眠技术代表着我们对未来无线的遐想，包括延长寿命、星际旅行，绝症治疗等。早在1972年就成立了Alcor基金会，该基金会在1976年进行了首例人体冷冻术，该机构为最早成立的人体冷冻组织机构。目前，已为100多人进行冷冻术。美国《财富》杂志称，Alcor的客户包括很多亿万富翁，他们向基金会捐赠大量资金，资助其研究人体冷冻技术。
但就现实层面而言，目前低温生物学的发展还难以达到想科幻电影中的那样完整个体的保存，更多的还是单体的细胞层面，比如胚胎、干细胞、哺乳动物细胞、精子、抗体、组织切片和啮齿动物器官等。
讲了这么久低温生物学的应用，那么低温生物学的确切定义究竟是什么呢？
低温生物学(cyrobiology)是研究低温对生物所产生的影响及低温在与生物有关的各个领域中应用的科学。它包括的内容十分广泛,几乎所有在低于正常(生物适于生存的)温度下进行的与生物有关的实验研究或理论探索都属于低温生物学的范畴。
它不仅保存我们刚刚科幻电影中提到的人体超低温冷冻保存，也包括冷链食品，疫苗等。
主要可以概括为以下4个方面:
采用低温科技治疗疾病或者生产药物
研究低温条件下保存(保鲜)用作食物的生物材料
研究利用低温条件保存活的生物材料(包括细胞、组织、器官,胚胎、甚至整个生物体)
以及研究低温条件下生物的生命过程所受到的影响及生物对这类影响的适应机制
Q：低温为什么可以进行生物样品的保存？
主要是因为：水份是生物样品里的主要成份，而在深低温，即温度低于-８0℃，水存在晶体状态和玻璃态２种物理方式。而从热力学角度分析，水的这２种状态的水分子都具有很高的粘度，并且几乎不会扩展。水的这个在深低温下几乎不会扩散的特性为生物样品的低温保存提供了可能。
Part2. 低温冷冻保存的方法
之前提到深低温状态下水存在的晶体状态和玻璃态２种状态，低温保存也同样分为慢速降温和快速降温（玻璃化）２种方式。
慢速降温保存通常采用“两步法”，即第一步先将生物样品采用某个较慢的降温速率降温到－８０°Ｃ并维持一段时间，然后第二步再将己经处于－８０°Ｃ状态的生物样品直接投入液氮罐里-１９６°Ｃ）进行深低温的长期保存。慢速降温法的实质是使用较慢的降温速率，使得降温过程中细胞内的水逐渐脱离细胞，以达到减少细胞内冰晶形成的概率的目的，从而提高细胞的存活率。他的优势是所用的冷冻保护剂浓度较低，只需要3%-20%左右，但容易造成冷损伤和渗透压失衡。
快速降温保存，即玻璃化方法就是用高浓度的冷冻稀释液,以极快的速率降温,使溶液内没有足够的时间形成冰晶核就直接转变成无形态的玻璃样固体的过程。此方法的优点是不用的程序控制降温仪,操作简便、快速,减轻损伤,但是由于在降温过程中需要加入大量的冷冻保护剂，高达40-60%v/v,这些冷冻保护剂往往存在一定毒性会杀死内部细胞，同时由于玻璃化过程中为了确保整个生物样品的内部和外部均能实现快速降温，需要减少样品的尺寸、以及增加和外界超低温环境（比如液氮）的接触面积。因此这种暂时只适用于小尺寸、小计量生物样品的保存，仅有ul单位。所以，目前大家还是通常采取慢速降温进行低温保存。
刚刚提到的冷冻保护剂又是什么呢？它主要用于在低温保存生物样品过程中降低细胞的冷损伤。目前，常用的冷冻保护剂主要分为渗透性的低温保护剂和非渗透性的低温保护剂２大类。
渗透性的低温保护剂是指在低温保护剂添加到细胞悬浮液后，可以渗透到细胞膜内部的来置换出细胞的水分。渗透性低温保护剂主要有甘油、ＤＭＳＯ、丙二醇、乙二醇等。
非渗透性低温保护剂是指不能渗透到细胞膜内部。常见的非渗透性低温保护剂有海藻糖、葡聚糖等。此外近年来，也经常使用抗冻蛋白作为新型的低温保护剂。
未完待续 to be continued...
点成分享| 低温冷冻保存的技术研究（一）相关推荐
- 51GIS学院分享室内导航定位技术研究进展与展望
来源:<导航定位学报>2019年第1期 作者:高伟,侯聪毅,许万旸,陈玄 摘 要:为了进一步研究室内导航定位的方法和技术,在分析室内定位方法和分类的基础上,总结室内导航定位技术的研究进展与 ...
- 马志强：语音识别技术研究进展和应用落地分享丨RTC Dev Meetup
本文内容源自「RTC Dev Meetup 丨语音处理在实时互动领域的技术实践和应用]的演讲分享,分享讲师为寰语科技语音识别研究主管马志强. 01 语音识别技术现状 1.语音成为万物互联时代人机交互关 ...
- 提高建模效率，改变手工作坊式生产，AutoML的技术研究与应用进展如何了？
整理 | 王银 出品 | AI科技大本营(ID:rgznai100) [导读]12 月 5-7 日,由中国计算机学会主办,CCF 大数据专家委员会承办,CSDN.中科天玑协办的中国大数据技术大会(BD ...
- 分享实录|区块链技术与智能合约入门（开发实例）
2019独角兽企业重金招聘Python工程师标准>>> 1 什么是区块链 1.1白话讲解区块链 现在区块链特别火,可能大家都听说过区块链,听说过比特币,那到底什么是区块链? 前几天和 ...
- [当人工智能遇上安全] 1.人工智能真的安全吗？浙大团队外滩大会分享AI对抗样本技术
您或许知道,作者后续分享网络安全的文章会越来越少.但如果您想学习人工智能和安全结合的应用,您就有福利了,作者将重新打造一个<当人工智能遇上安全>系列博客,详细介绍人工智能与安全相关的论文. ...
- [论文阅读] (04) 人工智能真的安全吗？浙大团队外滩大会分享AI对抗样本技术
外滩大会 AI安全-智能时代的攻守道 Deep Learning Security: From the NLP Perspective 浙江大学 <秀璋带你读论文>系列主要是督促自己阅读优 ...
- 华为在推荐系统中的前沿技术研究与落地（附PPT下载链接）
今天给大家分享华为诺亚方舟实验室唐睿明在2019年AIProCon开发者大会上的主题演讲<推荐系统中的前沿技术研究与落地----深度学习.AutoML与强化学习.pdf>,希望对您有用. ...
- 腾讯优图|人脸3D重建与渲染技术研究与应用
编辑丨腾讯优图AI开放平台 6月5日-6日,2021全球人工智能技术大会(GAITC 2021)在杭州成功举办.本次大会,旨在汇聚中国科创智慧与活力的同时,与世界建立互通共享的沟通桥梁,在交流中探索共 ...
- 基于芯科Host-NCP解决方案的Zigbee 3.0 Gateway技术研究（三）-移植到ESP32平台（1）
相关系列文章 基于芯科Host-NCP解决方案的Zigbee 3.0 Gateway技术研究(-)-Z3GatewayHost应用搭建 基于芯科Host-NCP解决方案的Zigbee 3.0 Gate ...
最新文章
- 资料 | 开源! ICCV 2021 最佳学生论文pixsfm
- InputFlinger崩溃问题分析报告
- python爬虫代码1000行-最精简的爬虫 --仅需4行代码（python）
- EF具体用在什么类型的项目上
- php中 param,php中bind_param()函数用法分析
- 新手怎样学习C语言C++？
- python编写请求参数带文件_python：解析httppost请求，其中包含文件上传和其他参数...
- 分享15款很棒的 JavaScript 开发工具
- Unity拓展编辑器 一键导出图集工具
- 嵌入式Linux开发的编程语言选择
- 报错org.apache.hadoop.mapreduce.lib.input.FileSplit cannot be cast to org.apache.hadoop.mapred.FileSpl
- 【果壳笔记】生物信息学——王秀杰老师部分
- 马太效应 （两极分化现象）
- 用收敛标准计算神经网络迭代次数
- 动词ing形式的5种用法_动词-ing形式用法归纳
- mysql .frm文件丢失_MySQL frm ibd 文件丢失的恢复
- 移动端测试=== 两个概念 内存泄漏 和 内存溢出 【转】
- [MAC各类右键菜单修改]Automator WorkFlow: 扩展右键菜单
- 【Mybatis】分页
- javaweb第三版课后答案，干货满满