液氮超低溫保存原理

　　液氮超低溫保存原理

　　超低溫——班德液氮罐冷凍保存的是液氮(一196℃)中使保存的活細胞物質代謝和生長幾乎完全停止的保存方法。在這樣的冷凍條件下，調節和控製細胞生長代謝的各種酶的作用受到極大抑製，細胞內(nei) 部的生化反應十分緩慢，甚至停止，避免了細胞遺傳(chuan) 性狀的改變和遺傳(chuan) 漂變。在最佳條件下活化後，細胞仍可保持其原有的代謝活性。

　　1.1 冷卻過程中細胞受損傷(shang) 的兩(liang) 因素假說

　　在低溫冷凍過程中，冰晶的形成、滲透壓、保護劑毒性給細胞造成多種脅迫並對細胞有一定的損害，此方麵以Mazur[63建立的“雙因素假說”最為(wei) 著名。冷凍損傷(shang) 由兩(liang) 個(ge) 獨立的因素造成：一是溶液損傷(shang) ，如果冷卻速度很慢，則細胞在高濃度的溶液中暴露時間過長，為(wei) 達到胞內(nei) 外溶液濃度平衡，水分由胞內(nei) 大量流出，細胞劇烈收縮，引起細胞內(nei) 原生質和細胞器的變化;二是胞內(nei) 冰的形成，如果冷卻速率過快，則溶液中形成大量的冰晶，濃度急速升高，但因細胞膜的滲透率有限，胞內(nei) 溶液的水分子來不及滲出.造成過冷而結冰。

　　解凍速度過慢時，胞內(nei) 冰還會(hui) 發生再結晶。在冷卻和解凍過程中形成的冰晶都可引起細胞體(ti) 積變大或直接作用於(yu) 細胞超微結構而造成致命性機械損傷(shang) 。因此為(wei) 了實現細胞的超低溫保存需在溶劑中加入一定種類的低溫保護劑，如甘油、脫脂乳、蔗糖、二甲基亞(ya) 碸等，不但可以減少胞內(nei) 水含量，還有保護細胞中大分子物質的作用。

　　1.2溶液玻璃化理論

　　玻璃化是指液體(ti) 轉變為(wei) 非晶態的固化過程。它和常見的液體(ti) 轉變為(wei) 晶體(ti) 或部分結晶的固體(ti) 的凍結過程不同，玻璃態固體(ti) 分子之間的關(guan) 係和液態無明顯變化，而一般的晶體(ti) 分子之間的關(guan) 係和液態相差甚遠。使溶液玻璃化的途徑有兩(liang) 條：一條是增加溶液中保護劑濃度，當降溫速度高於(yu) 臨(lin) 界冷卻速度時即可形成玻璃化，然而過高濃度的保護劑對細胞具有毒性作用;另一條是極大的提高冷卻速率，在冷卻過程中存在一個(ge) 結晶高峰溫度範圍(240～200 K)被稱作“危險溫度區”，超快速冷卻顯著縮短了通過“危險溫度區”的時間，促進玻璃化的形成。