东京大学的研究人员开发出一种高压瞬时冷冻细胞的方法，在首次实证验证中显示出有效性。这项技术有望在再生医学领域获得广泛应用，相关成果已发表在《PNAS Nexus》期刊上。
细胞冷冻保存是一种在极低温度下冷却和储存生物样本以维持其功能的技术。传统方法采用缓慢冷冻，容易导致冰晶形成、细胞脱水，并需要大量冷冻保护剂来防护细胞。这些因素限制了冷冻保存的效果。
研究团队采用了玻璃化技术，通过快速冷却将物质转化为非晶态固体。这种方法在生物样本中产生了有利结果，即使是那些通常难以成功冷冻和解冻的样本。玻璃化技术使用约比大气条件高2000倍的压力来快速冷却细胞，同时抑制冰晶形成，但需要一定浓度的冷冻保护剂，而保护剂的细胞毒性是需要考虑的问题。
领导这项研究的东京大学化学系统工程系副教授西川正树表示：“在玻璃化中，冷冻保护剂的细胞毒性和其抑制冰晶能力之间存在权衡。降低保护剂浓度通常需要更高的冷却和升温速率来防止冰晶形成。玻璃化的主要挑战包括由保护剂细胞毒性和冰晶损伤导致的样本存活率低，以及扩大样本体积的限制。”
通过应用高压，研究人员成功将所需冷冻保护剂的百分比从传统玻璃化冷冻保存中典型的30-50%体积降至20-30%。与常压冷冻相比，高压冷冻处理的样本在细胞存活率和代谢活性方面表现更优，冰晶问题也显著减少。高压冷冻技术在处理具有挑战性的细胞形式，如球体和单层细胞方面也取得了成功。
高压冷冻过程有助于形成高密度非晶态冰，其结构不利于晶体形成，这种效果可能起到类似冷冻保护剂的作用。研究人员计划将高压冷冻与先进解冻升温技术，如焦耳升温或纳米升温结合，以实现更好的结果。这项技术有望在再生医学研究中节省细胞培养时间，促进标准化，并减少药物测试和细胞移植批次间的变异性。
出版详情：作者：University of Tokyo；标题：《High-pressure freezing boosts cell survival with less cryoprotectant, study shows》；发表于：《PNAS Nexus》(2026)。
