低溫冷凍保存過程中溫度對細胞的影響
目前，一般把低溫對生物細胞所造成的損傷分為以下六個方向，分別是冷損傷、冷休克、低溫損傷、滲透損傷、機械損傷及化學損傷。其中最受學者們關注的就是冷損傷和冷休克。
冷損傷是指生物材料（如細胞）在低於正常溫度條件下所受到的傷害，它與生物本身的特性、實際的低溫溫度以及生物材料在低溫下所處的時間等有關。
冷休克則是指突然的快速降溫對生物材料（如細胞）所造成的損傷，它主要與降溫速率有關，而與具體溫度關係不大，並被認為主要是由於膜脂的相變所致。
雖然現在還不能確定，胞內冰晶是細胞損傷的原因還是結果，但是細胞損傷確實是與胞內冰晶緊密相關的。
影響胞內冰晶形成的因素很多。有細胞差異性決定的內在因素，有人為可控的外在因素，還有更多未知的潛在因素。目前已知的主要有以下幾類：
- 冷適應細胞冷適應的能力是隨著細胞的不同而存在差異的。實驗表明，在相同的降溫條件下，冷適應能力強的細胞或者組織比冷適應能力弱的，在胞內冰晶發生的概率上要小得多
- 胞外環境比如胞外溶液等，與冷適應能力不同，這是可以通過人為方式改變並影響的。不同的胞外冰晶形狀會產生不同程度的對細胞的機械作用，從而影響胞內冰晶的成核溫度；比如我們之前提到的一些滲透性或非滲透性的冷凍保護劑。但這種保護劑不可過多，因為胞外溶液中的離子濃度的增加會導致跨膜電位的超極化，使得細胞膜不穩定，達到臨界值會進而破壞細胞膜，這就是冷凍保護劑所謂的毒性之一。
- 熱過程改變細胞所經歷的冷凍過程中的若干熱參數，包括降溫速率、終止溫度和保持時間等，這些可以顯著影響胞內冰晶形成概率。降溫速率的快慢，直接決定了胞內冰晶的發生；每個細胞出現胞內冰晶的臨界溫度是不同的，當終止溫度低於這個值時，對於細胞來說是致命的；在快速冷凍前，細胞在胞外冰晶的環境中保持的時間的長短，對於胞內冰晶成核溫度有較大的影響 。時間越長，胞內冰晶的數量也會越多。
- 細胞間相互作用在冷凍組織的過程中，胞內冰晶形成的概率還受到細胞間相互作用的影響。自1975 年，不斷有科學家證實間隙連接能夠加強細胞間的冰晶傳播。另一方面，即使細胞不存在間隙連接時，仍然存在冰晶傳播，這說明除了間隙連接，還有其他未知的因素。正是這些因素，使得組織冷凍的難度遠比細胞要大，冷凍損傷機理也更為複雜。更不要提到直接冷凍生物個體的難度了，這是成幾何倍數來增長。
其中冷適應跟細胞本身的特性有關外，胞外環境、熱過程、和細胞間的互相運動都屬於人為可控的過程。因此學者們也對低溫冷凍保存過程中的機理展開了一系列的探究。
【未完待續~下集→低溫冷凍保存技術研究（三）】
