低温生物学课程综述
TCB7-1+低温生物学技术
低温生物学技术Cryopreservation TechniquesThe healthy baby boy, from 21-year-old sperm, is thought to be the world’s first instance of long-term freezing ending in a live birth.Dr. Elizabeth Pease, a consultant in reproductive medicine at the Manchester hospital, said the development is "important because we believe this is the longest period of sperm cryopreservation resulting in a live birth so far reported in thescientific literature".Stem cell cryopreservation第一节低温生物学⏹低温生物学（Cryobiology）是探索在低温条件下生命现象特征、规律以及生物体保存的一门科学，是随着生物学、物理学和工程技术的深入发展和其间的相互渗透而产生的一门新兴的边缘学科。
⏹目前，这门学科的主要研究对象是生命的低温保存与延续。
⏹低温指的是冰点以下，低温生命冻存是指在-80 ºC （干冰温度）～-196 ºC（液氮温度）下保存生命的结构。
⏹低温生物学的发展，大约可追溯到1949年Polge成功地用低温保存了精子。
⏹六十年代初Mazar建立了低温生物研究模型和低温生物学会。
⏹七十年代以来物理学和工程专业人员开始进入低温生物学领域，大大加速了这门学科的发展。
⏹低温生物学在医学、生物学、优生学、农林牧渔业、商业、国防、空间利用、极地开发、高山考察以及稀有动物、植物良种的保存和繁衍等领域中，均有重要而广泛的意义。
低温生物学和生物物理化学中的新创新和新应用
低温生物学和生物物理化学中的新创新和新应用生命是一种奇妙而神秘的存在，而深入探究生命的本质成为了人类长久以来的梦想。
低温生物学和生物物理化学是近年来备受关注的研究领域。
本文将探讨该领域中的新创新和新应用。
一、低温生物学低温生物学是研究在极端低温的环境下生存的生物体及其代谢、适应和进化机制的学科。
极端低温的定义是指低于0℃到-20℃，或者更低。
低温生物学的研究是对极端环境中生命物质特性、天然活性物质的较长保存期、色素、生长酵母及草地细菌等微生物及其制品开发等方向的综合研究。
低温生物学的研究已经涵盖了多个学科，包括物理、化学、生物、环境科学和工程等。
生命活动的大多数过程需要一定的温度，而低温环境下的生物体能够生存而不受损害，这对于人们的生命科学和生物制品研究具有重要意义。
在最常见的冷冻组织研究与保存领域，低温生物学和技术应用早已成为基础，也在细胞冻存、专业性冷冻制品等领域应用广泛。
而在低温生物学中的新创新，就是近年来研究人员通过探索寒冷地区动植物的多样性及其生物学特征，发现了一些新的物种和种间关系，对理解生物多样性、生态系统功能和生物进化具有重要意义。
二、生物物理化学生物物理化学是研究生物体分子结构、生物反应动力学和能量传递等问题的学科。
其研究的对象是细胞结构、生物膜、单元体、蛋白质、核酸等一系列与细胞活动和分子生物学相关的生物大分子。
而生物物理化学的研究也已经深度涉及疾病治疗、生物信息学及新药研发等领域。
在生物物理化学的新创新中，新生命物质的理论研究和仿生学的发展是一个重要的方向。
近年来，研究人员们在微生物区分和鉴定等方面的研究中也有重大突破。
通过对微生物的外部环境和内部微观结构的各种分析和表征，并结合人工智能、虚拟现实等高科技手段，实现了对微生物世界的再探寻。
三、新应用低温生物学和生物物理化学的研究成果，为人类带来了更多的应用价值。
其中最显著的应用包括农业生产、医学领域、食品、新型材料、环境保护、太空航天等多个领域。
低温生物学的进展及其应用
低温生物学的进展及其应用低温生物学是一门研究寒冷环境下生物体生存和适应的学科。
在自然界中，有一些生物体可以生存在极端低温的环境中，如北极海洋中的海星、南极的藻类等。
这些生物体在低温条件下具有很强的适应性和生存能力，因而成为低温生物学的重要研究对象。
过去几十年中，随着科学技术的不断发展和创新，低温生物学也取得了一系列的进展和应用。
一、低温生物技术的发展低温生物技术是低温生物学的重要分支之一，主要用于保存和利用低温环境下生物体的生物特性和活性物质。
在过去的几十年里，随着冷冻、冷藏、超低温等技术的不断进步，低温保存技术也取得了巨大的发展。
现在，低温技术已经广泛应用于生物学、医学、农业、畜牧等领域。
一方面，低温技术可以用于保存种子、细胞、组织和器官等生物体样本，以便后续的再现、研究和应用。
比如，在指纹识别和案件侦查中，警方会对嫌疑人的指纹、DNA等物质进行保存和分析，以便后续的验证和研究。
另一方面，低温技术也可以应用于生物制品的生产和保鲜。
比如，在医学领域中，一些药物、疫苗以及组织和器官等生物制品需要进行低温保存，以保持其生物活性和有效期。
此外，在农业和畜牧等领域中，低温保存技术也有广泛的应用，比如种子保护、冷藏、超低温冷冻等。
二、低温生物体的适应性研究低温生物体在寒冷环境下可以生存和繁殖，并具有很强的适应性和生存能力。
在低温生物学的研究中，科学家们也对这些生物体的适应性进行了深入的研究，以期深入了解和利用这些生物体的生物学特性和代谢方式。
一方面，研究科学家们发现低温生物体和温带生物体在代谢方式、真皮结构、黏液等方面都存在着巨大的不同之处。
例如，北极海洋中的海星具有超强的抗寒性，而南极的藻类则通过不同的适应方式适应于低温环境。
这些研究既可以为生物资源的保护和利用提供方法，还可以为低温生物的进一步研究提供基础。
另一方面，在环境保护和气候变化研究中，低温生物学的研究也具有重要意义。
随着全球气温的不断上升，北极和南极地区的生态环境受到了巨大的影响。
低温技术的总结报告范文(3篇)
第1篇一、报告概述低温技术是指利用低温环境对物质进行加工、储存和研究的科学技术。
随着科学技术的不断发展，低温技术在各个领域得到了广泛应用，如食品、医药、化工、能源等。
本报告将对低温技术的研究现状、应用领域、发展趋势进行总结。
二、低温技术研究现状1. 低温制冷技术目前，低温制冷技术主要分为以下几种：蒸汽压缩式、吸收式、热泵式、气体膨胀式等。
其中，蒸汽压缩式制冷技术在我国应用最为广泛，其制冷温度范围在-20℃至-60℃之间。
2. 低温储存技术低温储存技术主要包括超低温储存、低温冷藏和冷冻储存。
超低温储存主要用于生物样本、药物等高价值物质的储存，其温度范围在-80℃以下；低温冷藏主要用于食品、饮料等商品的储存，其温度范围在0℃至-20℃之间；冷冻储存主要用于肉类、水产品等易腐食品的储存，其温度范围在-20℃以下。
3. 低温加工技术低温加工技术主要包括低温冷却、低温处理、低温合成等。
低温冷却技术可以降低材料的加工温度，提高加工精度和产品质量；低温处理技术可以提高材料的机械性能、耐腐蚀性能等；低温合成技术可以降低化学反应温度，提高合成产物的纯度和质量。
三、低温技术应用领域1. 食品工业低温技术在食品工业中的应用主要包括食品的保鲜、冷冻、加工等。
低温技术可以延长食品的保质期，提高食品的口感和营养价值。
2. 医药行业低温技术在医药行业中的应用主要包括药品的储存、研发、生产等。
低温储存可以保证药品的稳定性，提高药品的质量。
3. 能源领域低温技术在能源领域中的应用主要包括天然气液化、油品储存等。
低温技术可以提高能源的利用效率，降低能源损耗。
4. 材料科学低温技术在材料科学中的应用主要包括材料的制备、改性、性能研究等。
低温技术可以优化材料的微观结构，提高材料的性能。
四、低温技术发展趋势1. 低温制冷技术向高效、节能、环保方向发展。
2. 低温储存技术向超低温、智能化方向发展。
3. 低温加工技术向高精度、高效率、多功能方向发展。
低温生物学
低温生物学1 介绍低温生物学低温生物学，又称为冷生物学，是一门以研究低温生物体及其环境、探索其调节环境冷驱动等问题为主要研究对象的生物学分类学科。
研究对象主要是指生物体在低温条件下的研究，即在温度低于正常生长状况下的低温调控。
2 低温利用技术发展尽管低温生物学的研究技术还处于萌芽阶段，但它体现了现代自然科学和环境学的重要步骤，并有重要的实用价值。
已经开发出的低温利用技术应用于节能、环境保护及其它方面，诸多技术都取得了很大成功，但这种技术大多属于工业技术，而且是以机械性能为导向的。
3 低温生物学效应及调控低温生物学研究可以更好地说明低温生物体在低温环境适应上的复杂机理。
例如，传统的低温技术只能解决机械装置冷却的问题，而不能解决生物体在低温环境中调控的复杂性、生自身环境适应机制以及它们如何低能耗运行的问题。
低温生物学还可以处理更加复杂的情况，如表观遗传学、基因表达、宁夏低温生物体适应机制等。
4 低温应用低温生物学在军事、工业和农业等方面有重要应用。
在军事上，它可以有效应用于战场条件下的冷却需求，解决航空发动机过热和外壳问题；在工业上，它可以应用在冷冻食品的加工，以防止食品腐败；在农业上，它可以用于果蔬的冷藏，防止其发霉腐烂。
另外，低温生物学还可以应用于药物的研发和疾病的治疗，特别是肿瘤的治疗，冰冻技术在治疗癌症方面已经有一定的成效，有空间可以探索其低温处理对肿瘤细胞效应的机制以及深化研究其它疾病的治疗价值。
5 结论因此，低温生物学在天然界中具有重要地位，并不断丰富着人们对这一领域的认识。
未来，低温生物学将在军事、工业、农业、医药、环境等多个领域发挥着重要作用，可谓新兴的重要学科。
低温生物医学 2015 ver2
纯水的冻结特性
• 相的概念：性质结构完全均一的部分 • 注意：相 不等于 态 - 同一种态可以有多个相 - 实例: 石墨（在高压高温下）转变为金刚石 • 描述物质在不同温度、压力下的状态（相）的图称为相 图（phase diagram） • 水的冻结是一种相变过程，可以利用相图来研究
纯水的相图
• 三个区域：液体水、气体水 （水蒸汽）、和固体水（冰） • 三条实线将三个区域分开 • 每一条实线称为平衡线（回 忆化学平衡的概念） • OA是液体水和气体水（水和 水蒸汽）的平衡线 - 表示在某个温度下，和 液体水平衡的气体水的压力 应该是多少（饱和蒸汽压） - 也就是：温度和蒸气压 之间的关系
• 鼠胚胎的冻结过程
蛙红细胞 冰晶
冰晶长大
细胞缩小
残余液相区
细胞在冻结过程(结冰)中发生的损伤
• 细胞在低温保存中会由于多种因素而受到损伤；例如： • 冰结晶对细胞膜的机械破坏作用 - 冰的密度小于水，结冰过程中水会膨胀，非水组份（细 胞膜，细胞器）所占的体积部分则会被机械排挤 - 低温造成细胞膜失去柔韧性，在机械排挤下易破裂 - 解冻的冻肉和新鲜肉的口感为什么有区别？ • 冷冻过程中胞内电解质浓度增加，造成蛋白质、细胞器变 性/变质，失去生理功能 - 不同生物体/细胞对高电解质浓度的耐受能力差异很大 - 推论：不同生物细胞的冻结能力差异很大 • 细胞外液结冰造成细胞体积皱缩（前页），最终造成细胞 膜损伤、破裂
低温生物医学的产生
• 很久以来，人们就有将生物体在低温下长期保存 的想法 • 科幻小说描绘了将人体在低温下长期保存的故事 (见下页) • 1949年，两位英国科学家（Polge 和 Smith）真 正在科学上开始实现低温生命保存； - 他们发现添加在40%甘油中冻存（-79 C下） 的禽类精子可复苏并保持活力 • 低温保存生命变成了现实，成为一个严肃的科学 学科
基于低温生物学的生物保护技术研究
基于低温生物学的生物保护技术研究随着人们对环境和生物多样性的关注不断加深，保护生物资源已经成为一项全球性的挑战。
低温生物学作为一门重要的生物学分支，其保护生物资源的作用受到了广泛关注。
在这篇文章中，我们将探讨基于低温生物学的生物保护技术研究及其应用前景。
低温生物学是一门研究生物在低温环境下生存和适应的学科。
低温条件对于普通的生物来说往往是一种极端环境，能够引起种种生物学反应和适应机制。
在低温条件下，许多生物会产生生理和代谢变化，以保证其在寒冷环境下的生存。
低温生物学所研究的生物物种包括微生物、植物、动物等，研究的范围包括产生抗冻、耐寒、抗干、抗辐射、耐缺氧等多种应对能力。
低温生物学的应用领域十分广泛，尤其在生物保护技术领域中具有重要的应用前景。
经过多年的研究发现，低温生物学的应用技术主要是基于低温下生物体物理和生化反应特征中的易变性，通过对低温生物中的抗逆能力进行研究，从而提高生物体的存储稳定性和保持完整性的能力，以实现保护生物资源的目的。
目前，低温生物技术在农林、畜牧、水产等领域得到广泛应用，并在人类医学、科学研究、生命科学等领域中找到了许多应用。
基于低温生物学的生物保护技术主要包括两类：低温保藏和低温保存。
低温保藏是通过将种子、干细胞等物质放置在低温条件下，并附加适当压力来保持其完整性和存活状态的技术。
例如，在作物栽培中，采取冷冻脱水的技术，将种子放置在冷冻设备中行冷冻保存，以实现长期到性。
低温保存是指将生物体或其组织样本保存在极低的温度下，使其能够长时间不变形、不自然变质，以便于后续的研究。
在这种技术中，生物样本通常通过低温的慢速冷却以及快速冷冻技术保存。
低温生物保护技术的应用前景广阔。
在农林、畜牧、水产领域中，低温保存技术已经成为一种常规技术，以保存和保护种子、动物和细胞等生物资源。
在人类医学方面，通过低温冷冻和干细胞技术，可以有效地保存一些重要的造血细胞、干细胞、肝脏组织等体内细胞，有效避免了因手术损伤等原因导致的人体器官失效和健康问题。
《低温生物学理论与应用》课程的教学与实践
《低温生物学理论与应用》课程的教学与实践摘要：针对十八大提出的“全面实施素质教育，深化教育领域综合改革，着力提高教育质量，培养学生社会责任感、创新精神、实践能力[1]”方针设立研究生《低温生物学理论与应用》课程。
根据课程特点，引进国际Workshop的教学形式，采用理论学习密切结合动手实践的授课方式，《低温生物学理论与应用》课程教学实践效果良好，达到了理论教学与实践教学相结合。
形成了科研资源优势转化成教学资源优势，教学成果促进研究生科研课题开展的良性循环。
关键词：教学改革；课程建设；低温生物学；workshop中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）41-0128-02一、课程的设立的背景低温生物学是近几十年随着生物学、医学和低温制冷技术的发展而逐渐形成的一门边缘学科，是研究在自然和人工低温条件下生命体、组织、细胞不同层次的活动规律及其应用的学科[2]。
作为一门新兴的边缘学科，低温生物学在人类生命科学以及国民经济建设和环境保护等众多领域具有重要作用，近年来我国的低温生物学领域的研究也有长足的进步，但与国际先进水平相比，还有较大的差距，因此专家们呼吁应重视年轻低温生物学工作者的培养，并为之创造良好条件[3]。
中国农业大学动物科技学院动物遗传育种与繁殖系的朱士恩教授研究团队，在哺乳动物配子与胚胎生物技术尤其是超低温冷冻保存技术方面开展了近二十年的相关研究。
一直以来，为了更好地服务于科研教学和人才培养，朱士恩教授就准备开设侧重于动物胚子与胚胎冷冻保存内容的一门课程，但苦于国内外没有专门的教科书，一直没能如愿。
直至2012年，由朱士恩教授主编的《动物配子与胚胎冷冻保存原理及应用》在科学出版社出版发行，终于使得这门课程作为研究生选修课在2012年顺利开讲，学时数为16学时。
教学团队采用这本书为主要参考教材，结合国内外其他相关教材，例如1998年湖南科学技术出版社出版的《低温生物学》，2007年科学出版社出版的《低温生物医学工程学原理》等。
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宁夏医科大学人类生殖工程与低温生物学专业介绍
课程简介
生殖工程是通过人工介入早期生殖过程，以获得人们希望的新生个体。
本课程将跟踪科学前沿，介绍人类精，卵的发生、成熟、排放、运行、获能受精等基本生理过程和调节以及常见的异常；介绍人类辅助生育技术的相关理论及实验室技术。
低温生物学(cryobiology)是研究低温对生物体所产生的影响及其应用的科学。
本课程将通过对生物个体的低温生存环境、低温损伤机理、低温抗冻物质、离体生物材料的低温保存进行理论与实践相结合的学习，从而阐明低温条件下生命现象的特征和本质及应用。
教学目的和要求：
教学目的
1．通过本课程使学生了解生殖医学的基本研究内容及进展。
2．掌握体外获取卵子、精子及体外受精的基本实验技术。
3．培养学生综合分析和解决生殖工程问题的能力。
教学要求
1．要求学生对生殖工程的研究内容及进展有一个系统的认识
2．训练学生掌握常用的生殖工程技术
3．训练学生掌握低温生物学基本原理和应用技术。
低温生物学取得的成就及其未来发展
冻 １ 年的精子 ， Ｏ 解冻后仍然具有 旺盛 的活力 。目前 ， 科学家已经用冷 冻 良种牛、 马的精液提高 良种的繁育成功率。 在农业上 ， 很多作物的种子接 触 了液体氮 ，８ 天后的发芽率仍很高 。这给长期贮存作物 良种指 出了 １０ 应用前景。 低温生物学还成功地保存 了微生物活体 ， 如黄色葡萄球 菌、 肺 炎克雷伯代菌 、 酿酒酵母和淋 巴疫 苗等 ， 为制造防治人畜传染病的各种 菌苗和疫苗 、 生产各种病毒制剂 以及防治农作物病虫 害的微生物活体制 剂提供 了有利的条件。食品工业还将其用来 保存 各种食品 ， 当外界温度 上升到使食品解冻时 ， 以恢复食品原状 ， 可 其营养成 分不会改变 ， 还可保 持原有 的色 、 味等特点 。在医学上 ， 香、 冷冻保存人体 的活细胞 、 活组织 、 器官， 如血液、 皮肤 、 巴球 、 、 淋 骨髓 肾脏 、 胰脏、 断肢等 。 据报道 ， 国哈佛 美 大学 的科学工作者不久前做 了一个很有意义的试 验 ， 他们把 ８ 只土耳 ８ 其 大老 鼠分成两组 ， 一组作对 照组 ， 饲养在室温 条件下 ； 另一组做实 验 组， 每年 ｌ 月至翌年 ４ １ 月在低温下饲养 。结果是 ， 实验组 由于进行了冬 眠， 比对照组老 鼠寿命 长。１７ 年科学工作者又进行 了一次重要试 验 ， ９２ 研究者把一 只小 白鼠的胎儿冷冻保存 ，它现在 已经繁殖了十几代小 白
鼠。
以生存。南极的一些企鹅在一 １ ℃的低温下仍然 可以安然无 恙地生 活、 ｌＯ 繁衍 ， 甚至微小 的病毒亦可在— ｏ 条件下依然保持着较强的活力 。 ９４ ６ ℃ １ ８ 年 １月 ２ ２ ７日《 民 日 载文报 道 ， 人 报》 重庆市合川县发现了冬眠 ４ 年 的 Ｏ 团鱼 ；０ ４ 多年前在墨西哥州 的一个石油矿里 ， 发现了一只冬眠的青蛙 ， 科 学工作者根据岩层测定 ， 这只青蛙冬眠已经有久远的时间了。１５ 年在 ９７ 前苏联西伯利亚的冻土层 中， 科学家在地下防护壕 底的黑 土层 中发现 了 ２０ ０多年前 的活蚯蚓 １ 条。另一个报道是在 １５ 年 １ 月 的一天 ， ０ ８ ９７ ２ 吉 林省农安县 的一个山屯的一个 ５ 岁男孩外出时迷失方 向， 当人们从高粱 地里发现他 时， 已经在－ Ｏ℃的低温下冻僵了整整 １ 他 ４ ４个小时 ， 直挺挺 的， 像根木头被人扛 回去 ， 然后把他放在 盛满凉水 的木槽 内， 像暖冻梨似 的 ， 他身上又盖上棉被 ， 在 孩子身体渐软 了， 脸色变红 了 ， 于心脏 也跳 终 了 ， 天后 ， 出现 了， ３ 奇迹 孩子居然坐立起来 ， 从水槽上下来 了。现在他已 经长大 ， 身体健壮 ， 智力发育正常 ， 当地人叫他 “ 冻不死的” 。
低温生物医学技术-第三讲
u 在固液两相平衡时未冻 水的质量 冻结前溶液中水的质量
获得未冻水的方法
HOW
• 80年代，Mazur提出：造成过慢冷却过程中 细胞损伤的主要机理并不是溶液中盐浓度 过高，而是溶液中未冻水份额过低所致。 但Pegg不认同此观点，至今未统一。 • 华泽钊（1987年）等用低温显微系统观察 三元溶液DMSO-NaCl-水体系中白细胞存活 率，证实了Mazur的假说。
R
冻结以前:
胞外溶液
等渗
快速冷却过程:
（细胞大、膜渗透率低、降温快）
胞内溶液
胞外出现冰（胞外冰）； 胞外溶液浓度增加； 胞内水分来不及向外渗透; 胞内溶液过冷; 胞内出现冰（胞内冰）。
细胞低温损伤的两因素假说
胞内冰损伤 溶液损伤
存 活 率 总效果
冷却速率 (Mazur,1972)
有比较完美的保存方案吗？
• 一般来讲，玻璃化溶液的浓度都比较高， 在常温常压下仍会对生物系统产生毒性。 如何解决？ • 降低玻璃化溶液初始浓度，但又很难实现 玻璃化转变！怎么办？
3.5.1 高压可以降低保护剂的使用 浓度
Fahy,1984
高压下，冰晶很难形成，降低了Th和Tm；但分子之 间更加接近，使溶液黏度增加，从而提高Tg。使得 保护剂初始浓度可以比较低。 实验表明，添加低温保护剂后，高压并不会带来生 物组织的损伤，而且，一旦利用高压实现玻璃化后， 无须在高压下保存，只须在复温时保证高压即可。
3.4.2 完全玻璃化
低温生物学课程教学大纲
《低温生物学》课程教学大纲课程负责人：郑从义课程中文名称:低温生物学课程英文名称：Cryobiology课程类别：选修课程学分数：2学分课程学时数：36学时授课对象：生科院研究生本课程的前导课程：生物学一、教学目的1)了解低温生物学的研究进展2)掌握低温生物学的基本研究技术与技能二、教学要求1)通过多媒体、Powerpoint教学课件组织教学，使教学内容丰富多彩、教学语言简短规范。
2)推行教学相长的教学形式，采取课堂教学与课后讨论相结合，要求学生边学习、边消化、不断总结、举一反三。
三、教学内容1.绪论1.1低温生物学的定义低温生物学研究自然或人工低温条件下生命不同层次变化规律的科学。
它既是生命科学，又是技术科学。
学科发展以细胞生物学、遗传学、微生物学、生物化学、生物物理学、临床医学为基础，物理、化学、低温工程、计算机技术为依托，是一门理工交叉学科。
现代低温生物学研究生物个体的低温生存环境，离体生物材料的低温保存，植物的冻害及耐寒性，探索低温损伤机理，发掘低温抗冻物质，实施冷冻医疗，从而阐明低温条件下生命现象的特征及其本质。
1.2低温生物学研究范畴低温生物学研究进展较快，研究范畴涉及生命科学和医学的方方面面。
对自然状态下的生物耐寒性、低温冷休克的理论研究，生物材料冷冻保存以维持包括高等生物在内的细胞、组织、器官以及个体的生活状态的应用研究，低温医学的理论与应用研究等均是当前研究的热点。
如按学科分类，其研究范畴包括：低温微生物（10℃以下正常生长的微生物）微生物低温生物学极地微生物（南、北极存在的微生物）菌种保存人和动物的低温冻伤、低温冷休克动物冬眠低温免疫动物及其材料的低温生物学动物细胞保存动物胚胎保存动物精子保存原生动物保存植物的耐寒与抗冻植物材料低温生物学植物种质资源保存与利用植物材料的低温保存低温生理（体温过低症、低温麻醉、低温酶学）低温医学低温保存（治疗性细胞、组织、器官保存）冷冻医疗（冷冻治疗、冷冻器械）冷冻医疗器具的设计、制造冷冻医疗器械的工程学低温保存设备、仪器的设计制造冷冻医疗的理论基础低温生物传热的工程物理学冷冻医疗器械设计理论依据水冻结的理论依据生物材料保存的热物理问题低温保护剂应用的理论基础1.3低温生物学研究的进展1.3.1玻璃化冷冻保存新技术的研究与应用玻璃化冷冻保存新技术是一种将生物材料（细胞）与保护剂溶液混合以足够快的降温速率过冷至玻璃化温度，使其固化形成冷冻玻璃态（非晶态）而达到长期冻存的目的。
低温综述
低温贮藏是目前应用最广泛的果蔬采后保质保量、延长贮藏寿命的贮藏技术。
但是，如果贮藏温度不适合会导致果蔬发生冷害。
它们在冷害会引发一系列CI症状，不可逆转地降低产品的外部和内部质量。
冷害是指一种涉及多种生理事件的综合征，以及冷藏水果的特征和可识别的症状。
该综合征的类型和程度因品种、品种、冷藏条件等因素而异，包括耕作条件。
一些CI的改变发生在细胞水平，包括膜结构的改变，细胞质壁分离和电解质渗漏的增加（Kratsch，2000；Fernández-Trujillo, 2006）。
其他代谢的改变，包括乙烯产量的增加，以及由于厌氧呼吸或氧化损伤而导致的丙二醛(MDA)和超氧阴离子等异常化合物的积累（Megías，2015；Megías,2016）。
冷害会导致果实表面被破会，包括腐烂、凹陷、变色，半透明的水渍点和水渍区域（Fernández-Trujillo，2006）。
提高果实的SOD、POD、APX、CAT和AOX的酶活性。
类胡萝卜素类胡萝卜素是一类广泛的异戊二烯类化合物，在植物中具有多种功能。
类胡萝卜素是清除和淬灭活性氧分子重要物质之一，抗氧化防御系统的一部分(Krinsky,1989)。
番茄红素番茄红素是一种线状胡萝卜素，是一种强大的抗氧化剂，西柚果实的类胡萝卜素和番茄红素的含量和组成和果实的抗寒性密切相关（Lado，2015）。
1.Kratsch, H.A.; Wise, R.R. The ultrastructure of chilling stress. Plant Cell Environ. 2000, 23, 337–350. [CrossRef]2. Fernández-Trujillo, J.P.; Martínez, J.A. Ultrastructure of the onset of chilling injury in cucumber fruit. J. Appl.Bot. Food Qual. 2006, 80, 100–110.3.Megías, Z.; Martínez, C.; Manzano, S.; Garcia, A.; del Mar, R.-F.M.; Garrido, D.; Valenzuela, J.L.; Jamilena, M.Individual shrink wrapping of zucchini fruit improves postharvest chilling tolerance associated with areduction in ethylene production and oxidative stress metabolites. PLoS ONE 2015, 10, e0133058. [CrossRef][PubMed]4. Megías, Z.; Martínez, C.; Manzano, S.; Garcia, A.; del Mar, R.-F.M.; Valenzuela, J.L.; Garrido, D.; Jamilena, M.Ethylene biosynthesis and signaling elements involved in chilling injury and other postharvest quality traitsin the non-climacteric fruit of zucchini (Cucurbita pepo). Postharvest Biol. Technol. 2016, 113, 48–57. [CrossRef]5. Fernández-Trujillo, J.P.; Martínez, J.A. Ultrastructure of the onset of chilling injury in cucumber fruit. J. Appl.Bot. Food Qual. 2006, 80, 100–110.6. Krinsky, N. I. (1989). Antioxidant functions of carotenoids. Free Radical Biology andMedicine, 7, 617–635.7 Lado, J., Cronje, P., Alquezar, B., Page, A., Manzi, M., Gómez-Cadenas, A., ... Rodrigo, M.J. (2015). Fruit shading enhances peel color, carotenes accumulation and chromoplast differentiation in red grapefruit. Physiologia Plantarum, 154(4), 469–484.2. Insights into the metabolism of membrane lipid fatty acids associated with chilling injury in post-harvest bell pepperWanying Ge，2019等甜椒的的冷害症状是由于细胞膜的不稳定，主要是由于脂肪酸去保护作用降低导致的。
细胞低温生物学研究
细胞低温生物学研究低温生物学是研究低温（包括深低温）对生物的影响及其应用的生物学分支学科。
通常所谓低温是指0℃左右，深低温一般指-80℃以下。
总所周知，离体细胞、组织和器官在常温环境下不能长期保存，为了长期保持这些离体的生命材料的生物功能，必须采用低温保存的方式对这些材料加以处理。
低温生物学是近几十年随着生物学、医学和低温制冷技术的发展而逐渐形成的一门边缘学科，是研究在自然和人工低温条件下生命体、组织、细胞不同层次的活动规律及其应用的学科。
具体而言，低温医学是研究低温对人体的影响、冷冻损伤的防治以及利用低温技术实现或达到医疗目的的一门学科。
本文简要讨论细胞低温损伤机制以及低温保存的原理和应用。
1、细胞的低温保存目前，低温保存是最常见的长期保存方法。
细胞在低温下可以长期保存的机制在于低温下细胞的新陈代谢急速减慢，保存温度越低，新陈代谢越慢，保存时间也就越长。
在低温冰箱（-80℃）中细胞可以保存半年，而在液氮（-196℃）中，细胞则可以保存更久，可以达到两到三年。
低温保存的主要优点是：便于库存大量的细胞和组织，以为科学研究提供更长的研究时间；便于各研究单位之间实验材料的调配和研究机构之间的合作；在进行组织或器官移植之前，能够有足够的时间检测和消灭其中的病菌。
但是在实验中发现，低温保存过程中，本身也会对细胞和组织造成损害，低温保存是有条件的，细胞是生物体结构上、功能上、发生上的基本单位，所以低温损伤或低温保存都是以细胞变化为基础的。
低温保存的目的是将损伤减到最小，使保存后的细胞结构、遗传性能和功能不改变。
细胞及组织的这些损伤源于上面保存过程中的一个步骤或者它们的综合作用。
低温生物学的一个极其重要的研究内容就是揭示与细胞及组织低温损伤相关的物理学和生物学规律，尤其是那些与细胞内外水结冰相关的损伤。
理解这些原理有助于建立生物物理-数学模型，以描述低温保存过程中细胞对环境变化的反应，从而为长期低温保存细胞和防止低温损伤研制最佳的降温程序及设备。
低温生物学PPT
基本原理
玻璃 化冷 冻法
基本原理
保存了液态时正常分 子和离子分布，因而 在细胞内发生玻璃化 时能起到保护作用。
玻璃化冷冻法
Rall（1985年） 玻璃化冷冻保 存法
Scheffen的玻 璃化冷冻保存 法
Kasai等玻璃化 冷冻保存法
Zhu等玻璃化保 存方法
玻璃化溶液组成
细胞内 抗冻液
细胞外 抗冻液
胚胎冷冻保存技术
的发展及其所面临的一些问题
汇报人：X
组员
01 01 01
目录
1
发展背景&现状介绍
2
3 4
技术发展关键
目前最有效的方法 技术未来的发展
1
发展背景&现状介绍
背 景
1949年， 英国科学家第一次成功应用在精子的保存。之 后生物低温技术就广泛的开展起来。 1972年Whittingham和Wilmut分别在超低温条件下成功 保存小鼠胚胎。1977年Willadsen进行了改良，建立了快 速冷冻法。 1984年，第一个自冷冻胚胎的程技术相结合， 必将在畜牧业生产、生物技 术以及人类医学领域取得新 的突破。
展望 未来
4 2
使其它生物技术如体外受精、 克隆和转基因动物生产不受 时间和空间的限制。
THANK YOU
感谢你的聆听
制作者：C
基础液 mPBS
玻璃 化溶 液
玻璃化溶液
细胞内抗 冻液 细胞外抗 冻液
细胞内抗冻液主要有二甲基亚砜、 甘油、丙二醇、乙酰胺、乙二醇等。
基础液 mPBS
细胞外抗冻液分子量较大一般很难 透过细胞膜，主要起保护作用。其 成分包括聚乙二醇、聚蔗糖、蔗糖、 聚乙烯比咯烷酮、海藻糖以及牛血 清蛋白等。
《低温生物监测》课件
样本处理
对低温生物样本进行处理 ，包括取样、标记、分类 等步骤。
实验操作
按照实验要求，使用实验 器材和试剂进行低温生物 监测实验。
数据记录
在实验过程中，及时记录 各项数据，包括温度、湿 度、生物活性等。
实验结果分析
数据整理
对实验数据进行整理，包括数据 清洗、整理和分类等步骤。
结果解读
根据实验数据，分析低温生物的活 性、生存状态等，并得出结论。
农业科学
研究低温环境对农作物生长和 产量的影响，提高农业生产的
适应性和稳定性。
气候变化研究
通过监测生物对低温环境的响 应，了解气候变化对生态系统
的影响。
水域监测
评估水域生态系统中的生物对 低温环境的适应性和响应机制
。
低温生物监测的发展历程
01
初期阶段
20世纪初，科学家开始关注低温环境对生物的影响，并开展初步的实验
案例三：微生物监测
总结词
微生物监测是低温生物监测的新兴领域 ，通过对微生物的监测，可以了解其在 生态系统中的作用和变化，为环境保护 和可持续发展提供新的思路和方法。
VS
详细描述
微生物监测的对象包括细菌、真菌、病毒 等微生物，通过对其数量、种类、分布等 方面的调查和研究，了解其在生态系统中 的作用和变化。同时，微生物监测还可以 为污水处理、土壤修复等领域提供技术支 持和解决方案。
案例二：陆生动物监测
总结词
陆生动物监测是低温生物监测的重要组成部分，通过对陆生动物的监测，可以了解其生态习性、种群 数量和分布情况，为生态保护和可持续发展提供支持。
详细描述
陆生动物监测的对象包括哺乳动物、鸟类、爬行动物等，通过对其栖息地、食物来源、繁殖习性等方 面的调查和研究，了解其生态习性和种群数量变化。此外，陆生动物监测还可以为野生动物保护、生 态恢复和生物多样性保护提供科学依据。
低温生物物理是细胞活动的动力学
低温生物物理是细胞活动的动力学一、引言随着科技的发展与进步，低温生物物理作为一门交叉学科逐渐走进人们的视野，给人类带来了许多惊奇。
低温生物物理主要研究的是生物体在低温环境下的适应机制，细胞和生物大分子的结构和功能变化等问题。
本篇文章旨在介绍低温生物物理在细胞的活动中所占的动力学地位。
二、低温生物物理的概念与常见的低温生物体低温生物物理是研究生物在低温环境下的适应与应对机制、细胞与生物大分子的冻结、解冻过程等现象的学科。
常见的低温生物体包括：北极熊、企鹅、北极磷虾、南极冰鱼以及低温真菌等。
这些生物在极端的低温环境下，演化出一系列独特的适应机制，以维持体内的正常生命活动。
三、低温对细胞结构和生理活动的影响研究表明在低温环境下，细胞膜与细胞内物质运动速度下降，奥秘在于低温会影响细胞膜中的脂类分子结构。
此外，低温还会影响细胞的代谢活动，以及细胞内蛋白质的构象和稳定性。
这些现象说明，低温条件下的生命体的适应机制，涉及到分子水平上的复杂结构变化和调整。
四、低温生物体的适应机制对于低温生物体而言，细胞内的蛋白质、核酸等生物大分子在低温中沉淀和失活的现象时常发生，为了避免此类现象从而维持生命活动，低温生物体会出现以下适应机制：1. 醇类物质的积累：低温生物体通过在细胞内储存一定浓度的醇类物质，来维持细胞膜的稳定性和维持蛋白质的构象稳定性。
醇类物质能够在一定程度上降低水的冷冻点，减轻细胞的受损程度。
2. 表观调控：低温对基因表达的影响是显著的，因此，低温生物体通过调整基因的表观遗传学调控，来适应低温环境。
例如通过DNA甲基化调节转录的表达水平等3. 蛋白酶的作用：在低温环境下，细胞内蛋白质结构易于变化，有些酶活性会受到影响而失活。
酶破坏蛋白质的突变体具有酶活性，是低温生物的一种适应策略。
五、低温生物物理研究的应用价值低温生物物理的研究成果在许多领域具有广泛的应用价值，例如：1. 细胞冻存技术：低温条件是常见的细胞冻存技术应用的环境之一。
植物低温生物学研究植物在低温环境下的适应机制的学科
植物低温生物学研究植物在低温环境下的适应机制的学科植物作为生命体之一，在面对低温环境时展现出了令人惊叹的适应能力。
植物低温生物学研究正是探究植物在低温环境下的适应机制的学科。
通过深入研究植物的生理、生化和分子层面的变化，人们可以更好地理解植物在低温环境下的存活和生长。
一、低温对植物的影响低温环境对植物的生长和发育产生了显著的影响。
低温条件下，植物的生理活动减缓，从而导致生长速度减慢、光合作用受限以及代谢过程的变化。
这些影响对于植物的存活和繁衍都有着重要的影响。
二、植物低温适应机制为了应对低温环境带来的挑战，植物演化出了一系列适应机制，使其能够在低温条件下生存。
植物低温适应机制主要包括以下几个方面：1. 冷硬化冷硬化是指植物在低温逐渐下降的过程中产生的一系列生理和生化变化，以提高其对低温的抵抗能力。
这种适应机制使得植物在寒冷季节中依然能够存活和生长。
冷硬化的过程中，植物会合成并积累逆境蛋白、抗氧化物质和酶等物质，以增强对低温的耐受性。
2. 脱水保护低温环境下，植物受冻融循环的影响，容易发生细胞脱水，造成细胞膜的破裂和细胞器的损伤。
植物通过增加细胞的渗透物质，调节细胞间的渗透压，保持细胞的水分平衡，从而降低细胞脱水的风险。
3. 抗氧化机制低温环境下，植物细胞内出现氧化应激，产生过多的活性氧，会对细胞膜、蛋白质和核酸等生物分子造成严重的损伤。
为了应对这一挑战，植物通过合成抗氧化酶和抗氧化物质来降解和清除活性氧，维持细胞内的氧化平衡。
4. 基因调控植物利用基因调控机制来响应和适应低温环境。
在低温条件下，植物会启动一系列与低温适应相关的基因，以调节植物的生长和代谢过程。
这些基因参与了植物低温信号转导途径、抗冻物质的合成和保护蛋白的表达等过程，为植物在低温环境下的适应提供了分子基础。
三、植物低温生物学研究的意义植物低温生物学研究对于农业生产和环境保护具有重要意义。
通过深入了解植物在低温条件下的生理和生化变化，可以为农业作物的选育和改良提供理论基础。
生物分子的低温生物物理化学过程
生物分子的低温生物物理化学过程生命活动的本质是化学反应和物理现象在生物大分子中不断发生和传递。
这些过程存在于各种生态环境中，从高温的热泉到极寒的海底。
在低温环境中的细胞和蛋白质分子如何适应和维持其功能，是低温生物物理化学最主要的研究方向之一。
低温对生物分子的影响尽管生物大分子在生命功能中扮演着至关重要的角色，但它们本身也面临着结构和功能的挑战。
低温环境的主要影响包括分子运动的减缓、分子之间的相互作用力增强和水分子的低温效应。
这些影响可以共同导致蛋白质的退变、DNA/RNA损伤等细胞死亡的现象，也可能促进细胞和蛋白质的适应和生存。
低温对蛋白质的影响蛋白质在低温条件下易发生失活、变性和聚集。
这些现象的发生和进程与蛋白质的结构、氨基酸序列、电荷、疏水性等性质密切相关。
部分蛋白质在低温中会多肽链结晶而失活，一些蛋白质则表现出半失活状态，这些都解释了为何在冷冻储存或运输过程中蛋白质性质会有所改变。
通过了解低温失活、变性和聚集的原因和过程，可以设计、改进和优化低温保存蛋白质和酶的方法。
低温适应的分子机理然而，许多生物体如海洋动物、极地细菌和鱼类等，却有出奇地能适应极端低温环境下的生存和繁殖。
对于这些寒适生物，维持适当的蛋白质折叠和活性很重要，而这必须依赖于蛋白质调控、保护和修复的分子机理。
一些保护机制包括抗凝固角蛋白、抗寒酶、抗氧化酶、分子伴侣等，它们可以增强蛋白质的稳定性和耐寒性。
分子生物物理化学和低温生物技术的应用低温生物学的研究不仅有助于揭示生命活动的基本机理，还可以应用于解决许多现实问题。
例如，在食品和药品工业中，要求在冷藏、冷冻和干燥过程中保存原始品质和活性的蛋白质和酶。
通过探索冷却和低温储存条件下生物大分子的结构、热力学和动力学变化，可以为生产和质量控制提供重要的理论和实践基础。
此外，低温生物技术还被广泛应用于细胞冷冻保存、冷冻电镜结构学和分子冷冻电镜技术等领域，这些技术为生命科学研究提供了强有力的工具和方法。
低温生物学集锦
低温生物学集锦
朱水根
【期刊名称】《自然与人》
【年(卷),期】1990(000)004
【总页数】3页(P46-48)
【作者】朱水根
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】R318.52
【相关文献】
1.低温生物学取得的成就及其未来发展 [J], 孙毅
2.《低温生物学理论与应用》课程的教学与实践 [J], 傅祥伟;侯云鹏;朱士恩
3.低温生物学技术在生殖医学中的应用 [J], 韩婷;陈子江
4.系统低温生物学技术在实验小鼠资源保存中的建立与应用 [J], 徐平;刘丽均;郁丽丽;贾青;高娟;杨博;陈浩杰
5.猪骨髓基质干细胞低温生物学渗透特性的研究 [J], 杨鹏飞;常兆华;王欣;华泽钊;曹谊林
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低温生物学课程综述
低温生物学是研究低温（包括深低温）对生物的影响及其应用的生物学分支学科。
通常所谓低温是指0℃左右，深低温一般指-80℃以下。
总所周知，离体细胞、组织和器官在常温环境下不能长期保存，为了长期保持这些离体的生命材料的生物功能，必须采用低温保存的方式对这些材料加以处理。
低温生物学是近几十年随着生物学、医学和低温制冷技术的发展而逐渐形成的一门边缘学科，是研究在自然和人工低温条件下生命体、组织、细胞不同层次的活动规律及其应用的学科。
具体而言，低温医学是研究低温对人体的影响、冷冻损伤的防治以及利用低温技术实现或达到医疗目的的一门学科。
本文简要讨论细胞低温损伤机制以及低温保存的原理和应用。
1、细胞的低温保存
目前，低温保存是最常见的长期保存方法。
细胞在低温下可以长期保存的机制在于低温下细胞的新陈代谢急速减慢，保存温度越低，新陈代谢越慢，保存时间也就越长。
在低温冰箱（-80℃）中细胞可以保存半年，而在液氮（-196℃）中，细胞则可以保存更久，可以达到两到三年。
低温保存的主要优点是：便于库存大量的细胞和组织，以为科学研究提供更长的研究时间；便于各研究单位之间实验材料的调配和研究机构之间的合作；在进行组织或器官移植之前，能够有足够的时间检测和消灭其中的病菌。
但是在实验中发现，低温保存过程中，本身也会对细胞和组织造成损害，低温保存是有条件的，细胞是生物体结构上、功能上、发生上的基本单位，所以低温损伤或低温保存都是以细胞变化为基础的。
低温保存的目的是将损伤减到最小，使保存后的细胞结构、遗传性能和功能不改变。
细胞及组织的这些损伤源于上面保存过程中的一个步骤或者它们的综合作用。
低温生物学的一个极其重要的研究内容就是揭示与细胞及组织低温损伤相关的物理学和生物学规律，尤其是那些与细胞内外水结冰相关的损伤。
理解这些原理有助于建立生物物理-数学模型，以描述低温保存过程中细胞对环境变化的反应，从而为长期低温保存细胞和防止低温损伤研制最佳的降温程序及设备。
冷冻损伤主要发生在降温过程中冰晶形成的增长，相变时冰晶形成的影响以及解冻过程中冰晶的再行成。
观察胚胎细胞的冻存过程发现，0℃-30℃是发生冷冻损伤的关键温区，溶液自发结晶的相变
点与多种因素相关，其中冻存液的相变点与降温速率有关，降温速度越快，相变开始越早。
以1℃/min降温时，胚胎细胞已经充分皱缩脱水，其损伤机制是“溶液效应”。
2、降温过程中细胞的损伤
在降温过程中，当温度降至-5℃左右时，细胞及其周围递质还未冻结，都处于过冷状态，在-5~-15℃之间，细胞外溶液开始结冰（自然结冰或人工种晶结冰），如果假定细胞膜阻止了冰晶生长进入细胞，则细胞内没有结冰，仍处于过冷状态。
此时细胞内部水的化学势增大，水开始渗出细胞，然后在细胞外结冰，随后细胞的反应则取决于降温速率。
如果冷却过快，细胞就没有充足的时间通过渗出水来维持内外溶液的渗透压平衡，使细胞内溶液过冷，最终细胞内开始结冰（简称胞内冰，IIF），而使细胞内外达到渗透压平衡。
Muldrew等提出了胞内冷冻损伤的渗透撕裂假定和模型，认为降温过程中水穿过细胞膜后引发了细胞内结冰。
Diller 等研制了新型的显微技术，用以观察降温过程中细胞行为，以及胞内结冰温度和动力过程。
低温保护剂对水的传输、成核结晶以及冰晶生长都有影响，因而降温过程中细胞的反应会因添加低温保护剂而有所变化。
如果降温速率很慢，细胞就有充分的时间脱水细胞内部溶液浓度就逐渐升高，过冷度开始消失，胞内冰就不容易产生。
然而如果降温过慢，在达到共晶温度（所有成分均结晶）之前，细胞就会因长期处在高浓度溶液（主要为电解质）环境之下过度收缩而造成细胞损伤。
Lovelock推断，溶液浓度增加及细胞脱水对细胞膜的类脂蛋白化合物有不良影响，即其功能减弱以及类脂和磷脂额流失增加，使电解质能够通过细胞膜而进入细胞，直至细胞膨胀破裂。
细胞质丢失水分会使蛋白恰好进入某一位置，使得原本因距离太远、氢键结构太牢固而不能形成的一些化学键有形成的机会。
但复温过程会破坏这些新化学键，使之开解和变性。
呈晶格排列的束缚水对于细胞完整性来讲是必不可少的，但慢速降温使束缚水在降温过程中因参与结冰而离开蛋白质，造成细胞损伤。
总的来讲，降温过快或过慢，都会对细胞造成损伤，Mazur对细胞的这一类低温算上总结出两点假定，至今仍然是低温生物学的基础：1）在降温速率较慢时，低温损伤源于“溶液效应”（即高溶液/溶质浓度下，细胞严重脱水）；2）快速降温时，低温损伤源于致命的胞内冰。
对于特定细胞，必然存在一个具有最高
细胞回收率的最佳降温速率。
该降温速率慢得足以防止胞内冰，同时也快得足以使“溶液效应”最小，即细胞成活率与降温速率之间呈倒“U”形曲线关系。
3、贮存时间和复温损伤
低温保存样品的贮存温度是-70℃或-70℃以下。
经历了零下降温过程的细胞在复温过程中同样要面临危险。
与降温过程一样，复温过程对细胞的复苏也会构成威胁，其结果取决于前面降温过程是否诱发产生了胞内冰或者细胞脱水。
如果有胞内冰产生，快速复温能防止冰晶长大（即反玻璃化），可以减少细胞损失。
即便慢速降温过程中无胞内冰形成，细胞对复温速率的影响也取决于冷冻条件和细胞类型。
4、低温保存的应用
4.1 医用生物材料的保存
医用生物材料的冻存研究，取得了很大进展，为临床移植提供了高质量的供体材料。
冷冻保存骨髓细胞的改进，采用小容量冻存，其有核细胞回收率、造血干细胞培养（GM - CFU - c）结果均优于大容积保存。
冷冻速率对清除T淋巴细胞人体骨髓造血功能的影响，揭示以0.5℃ / min 的冷冻速率为佳，其对骨髓造血功能影响最小，二甲基亚砜（DMSO）对低温保存人骨髓细胞过氧化物酶（POX）、X-萘酚酯酶（ANNAE）、糖原活性的影响，揭示以5% ~ l0% DMSO 影响最小。
单抗清除瘤细胞后人骨髓的冷冻保存研究显示，瘤细胞清除率可达99.3% ~ l00%，冻存后造血细胞回收率可达60% 左右。
冻存胎肝输注治疗再生障碍性贫血与新鲜胎肝相似，效果良好。
在其他医用材料保存中，如垂体细胞、大脑细胞、肾上腺、精子、角膜、脾淋巴细胞、活性瓣膜、血管、骨骼等的研究取得了很大进展，大部分已用于临床。
4.2 动植物种质低温保存
在细胞和分子水平研究了猪精子的冷冻效果，建立了昆明小鼠卵及兔胚胎冻存技术和小鼠胚胎库。
在种质资源低温保存方面，我国建立了两座现代化的国家种质库，实行计算机管理系统，已贮存20 余万份种质资源，仅次于美国。
研究作物种质资源低温保存技术，在探索贮存种子的遗传完整性取得了重要成果，寻找出三叶草种子贮存温度，时间与发芽率间的最佳条件进行了实验，以-l8℃贮存，发芽率与贮存时间呈反比。
我国建立了植物种子花粉和营养器官、牧草花
粉粒、桃、梨等果树花粉；水稻愈伤组织等在-196℃的低温保存技术，并在实际上取得了良好的效果。
另外一些学者还进行了甘薯、马铃薯试管苗种质保存及遗传性的研究以及大葱、大白菜种子贮存效应研究。
目前，虽然与医学应用有关的低温医学取得了很大进展，仍限于细胞、组织方面，脏器保存仍未获得实质性突破，现各国争相攻关以期最终解决整个机体的保存，但有待于生物学、医学、物理化学、低温工程学等专家的合作，研究各类细胞的低温耐受性和生物材料的传热规律，以期寻找减轻细胞损伤的技术，提高低温保存效果。
参考文献
[1] Muldrew K，McGann LE. The osmotic rupture hypothesis of intracellular freezing injury[J]. Biophys,1994,66:532.
[2] Diller KR, Cravalho EG. A Cryomicroscope for the study of freezing and thawing process in biological systems[J]. Cryobiology,1970,7:191.
[3]Mazur P, Leibo SP, Chu EHY. A two-factor hypothesis of freezing injury[J].Exp Cell Res,1972,71:345.
[4]邵同先.我国低温生物学和低温医学的新进展［J］.洛阳医专学报，1993，12（1）：48 – 50.
[5]张中兴.冷冻损伤［M］. 上海：上海科学技术出版社，1992：28 -36.
[6]邵同先,张苏亚. 我国低温生物学和低温医学的现状[J]. 河南职工医学院学报,2004, 16 (2).
[7] 王沛涛, 何立群. 细胞低温生物学研究进展[J].齐鲁医学杂志，2005, 20（2）.。