細(xì)胞凍存是細(xì)胞保存的主要方法之一。在低于-70°C的超低溫條件下，有機(jī)體細(xì)胞內(nèi)部的生化反應(yīng)極其緩慢，甚至終止。利用凍存技術(shù)將細(xì)胞置于-196℃液氮中低溫保存，可以使細(xì)胞暫時(shí)脫離生長(zhǎng)狀態(tài)而將其細(xì)胞特性保存起來(lái)，這樣在需要的時(shí)候再?gòu)?fù)蘇細(xì)胞用于實(shí)驗(yàn)。而且適度地保存一定量的細(xì)胞，可以防止因正在培養(yǎng)的細(xì)胞被污染或其他意外事件而使細(xì)胞丟種，起到了細(xì)胞保種的作用。
 

　　影響細(xì)胞凍存的因素：
 

　　冷凍保護(hù)劑：如果將細(xì)胞懸浮在純水中，隨著溫度的降低，細(xì)胞內(nèi)外的水分都會(huì)結(jié)冰，所形成的冰晶會(huì)造成細(xì)胞膜和細(xì)胞器的破壞而引起細(xì)胞死亡。這種因細(xì)胞內(nèi)部結(jié)冰而導(dǎo)致的細(xì)胞損傷稱(chēng)為細(xì)胞內(nèi)冰晶的損傷。如果將細(xì)胞懸浮在溶液中，隨著溫度的降低，細(xì)胞外部的水分會(huì)首先結(jié)冰，從而使得未結(jié)冰的溶液中電解質(zhì)濃度升高。如果將細(xì)胞暴露在這樣高溶質(zhì)的溶液中且時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，細(xì)胞膜上脂質(zhì)分子會(huì)受到損壞，細(xì)胞便發(fā)生滲漏，在復(fù)蘇時(shí)，大量水分會(huì)因此進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，造成細(xì)胞死亡。這種因保存溶液中溶質(zhì)濃度升高而導(dǎo)致的細(xì)胞損傷稱(chēng)為溶質(zhì)損傷或稱(chēng)溶液損傷。當(dāng)溫度進(jìn)一步下降，細(xì)胞內(nèi)外都結(jié)冰，產(chǎn)生冰晶損傷。但是如果在溶液中加入冷凍保護(hù)劑，則可保護(hù)細(xì)胞免受溶質(zhì)損傷和冰晶損傷。因?yàn)槔鋬霰Ｗo(hù)劑容易同溶液中的水分子結(jié)合，從而降低冰點(diǎn)，減少冰晶的形成，并且通過(guò)其摩爾濃度降低未結(jié)冰溶液中電解質(zhì)的濃度，使細(xì)胞免受溶質(zhì)損傷，細(xì)胞得以在超低溫條件下保存。
 

　　在復(fù)蘇時(shí)，一般以很快的速度升溫，1-2分鐘內(nèi)即恢復(fù)到常溫，細(xì)胞內(nèi)外不會(huì)重新形成較大的冰晶，也不會(huì)暴露在高濃度的電解質(zhì)溶液中過(guò)長(zhǎng)的時(shí)間，從而無(wú)冰晶損傷和溶質(zhì)損傷產(chǎn)生，凍存的細(xì)胞經(jīng)復(fù)蘇后仍保持其正常的結(jié)構(gòu)和功能。冷凍保護(hù)劑對(duì)細(xì)胞的冷凍保護(hù)效果還與冷凍速率、冷凍溫度和復(fù)溫速率有關(guān)。而且不同的冷凍保護(hù)劑其冷凍保護(hù)效果也不一樣。早期常用的冷凍保護(hù)劑為甘油，現(xiàn)在用的比較多的是二甲亞砜(DMSO)。
 

　　冷凍速率：不同的冷凍速度既然能使細(xì)胞內(nèi)發(fā)生不同的生理變化，也可以對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生不同的損傷。當(dāng)冷凍速度過(guò)慢時(shí)，細(xì)胞脫水嚴(yán)重，細(xì)胞體積嚴(yán)重收縮，超過(guò)一定程度時(shí)即失去活性。同時(shí)冷凍速度過(guò)慢，還會(huì)引起細(xì)胞外溶液部分結(jié)冰，從而使細(xì)胞外未結(jié)冰的溶液中溶質(zhì)濃度增高，產(chǎn)生溶質(zhì)損傷。當(dāng)冷凍速度過(guò)快時(shí)，細(xì)胞內(nèi)水分來(lái)不及外滲，會(huì)形成較多冰晶，造成細(xì)胞膜及細(xì)胞器的破壞，產(chǎn)生細(xì)胞內(nèi)冰晶損傷。
 

　　不同細(xì)胞的最適冷凍速率不同。小鼠骨髓干細(xì)胞、酵母、人紅細(xì)胞的最適冷凍速率分別為1.6°C/min、7°C/min和200°C/min。細(xì)胞與細(xì)胞之間的最適冷凍速率可在1.6°C～300°C/min，故對(duì)一種細(xì)胞進(jìn)行冷凍保存之前，首先需要測(cè)定其最適冷凍速率，以保證獲得最高的冷凍存活率。
 

　　冷凍保存溫度：冷凍保存溫度是指能長(zhǎng)期保存細(xì)胞的超低溫度，在此溫度下，細(xì)胞生化反應(yīng)極其緩慢甚至停止，但經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期保存，在復(fù)蘇后仍能保持正常的結(jié)構(gòu)和功能。
 

　　不同的細(xì)胞和生物體以及使用不同的冷凍保存方法要取得同樣的冷凍保存效果，冷凍保存溫度可以不同。但從實(shí)際和效益的觀點(diǎn)出發(fā)，液氮溫度(-196°C)是目前最佳的冷凍保存溫度。在-196°C時(shí)，細(xì)胞的生命活動(dòng)幾乎*停止，但復(fù)蘇后細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能完好。如果冷凍過(guò)程得當(dāng)，一般生物樣品在-196°C下均可保存十年以上。應(yīng)用-70°C～-80°C保存細(xì)胞，短期內(nèi)對(duì)細(xì)胞的活性無(wú)明顯影響，但隨著凍存時(shí)間延長(zhǎng)，細(xì)胞存活率明顯降低。在冰點(diǎn)到-40°C范圍內(nèi)保存細(xì)胞的效果不佳。
 

　　細(xì)胞凍存的步驟：
 

　　常用冷凍設(shè)備和材料：
 

　　常用的細(xì)胞冷凍貯存器為液氮貯存器。
 

　　使用時(shí)要注意以下幾點(diǎn)：
 

　　(1)一般兩周需充液氮一次，至少一個(gè)月充氮一次。液氮溫度達(dá)-196℃，使用時(shí)注意勿讓液氮濺到皮膚上，以免引起凍傷。
 

　　(2)液氮容器為雙層結(jié)構(gòu)，中間為真空層，瓶口有雙層焊接處，應(yīng)防止焊接部裂開(kāi)。
 

　　(3)在裝入液氮時(shí)，要注意緩慢小心，并用厚紙卷筒或特制漏斗作引導(dǎo)，使液氮直達(dá)瓶底，如有專(zhuān)用液氮灌注裝置則更好。若為初次使用，加液氮時(shí)更要緩慢，以免溫度驟降而使容器損壞。
 

　　細(xì)胞凍存時(shí)常備的材料有：0.25%胰蛋白酶，含10%～20%的血清培養(yǎng)液，DMSO(分析純)或無(wú)色新鮮甘油(121°C蒸氣高壓消毒)，專(zhuān)用細(xì)胞凍存管、吸管、離心管、噴燈、紗布袋(或凍存管架)等。
 

　　細(xì)胞凍存操作步驟：
 

　　(1)選擇處于對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的細(xì)胞，在凍存前一天最好換液。將多個(gè)培養(yǎng)瓶中的細(xì)胞培養(yǎng)液去掉，用0.25%胰蛋白酶消化。適時(shí)去掉胰蛋白酶，加入少量新培養(yǎng)液。用吸管吸取培養(yǎng)液反復(fù)吹打瓶壁上的細(xì)胞，使其成為均勻分散的細(xì)胞懸液。懸浮生產(chǎn)細(xì)胞則不要消化處理。然后將細(xì)胞收集于離心管中離心(1000r/min，10分鐘)。
 

　　(2)去上清液，加入含20%小牛血清的*培養(yǎng)基，于4℃預(yù)冷15分鐘后，逐滴加入已無(wú)菌的DMSO或甘油，用吸管輕輕吹打使細(xì)胞均勻。
 

　　(3)將上述細(xì)胞分裝于凍存管中，封口處要*封閉，圓滑無(wú)勾。冷凍管要將蓋子蓋緊，并標(biāo)記好細(xì)胞名稱(chēng)和凍存日期，同時(shí)作好登記(日期、細(xì)胞種類(lèi)及代次、凍存支數(shù))。
 

　　(4)將裝好細(xì)胞的凍存管裝入凍存盒內(nèi)；置于液氮容器頸口處存放過(guò)夜，次日轉(zhuǎn)入液氮中。采用控制降溫速度的方法也可采用下列步驟：先將凍存管置入4℃冰箱中2～3小時(shí)，再移至冰箱冷凍室內(nèi)3～4小時(shí)，再吊入液氮容器頸氣態(tài)部分存放2小時(shí)，最后沉入液氮中。