細胞低溫存儲的挑戰(zhàn)
目前,，細胞低溫保存還存在一些問題，如運輸不便,，臨時儲存不便，運輸過程中細胞活性下降快,，細胞容易積聚成團等,。長時間運輸后細胞的活率很低，細胞大量死亡,，直接影響臨床效果,。臨床應(yīng)用的細胞產(chǎn)品不能含有異種動物蛋白。
【當(dāng)前低溫保存細胞技術(shù)主要面臨幾大挑戰(zhàn)】
1）維持合適的滲透壓環(huán)境及環(huán)境酸堿平衡,；
2）降低及滿足細胞能量代謝,；
3）降低氧化損傷,，清除過氧化物及代謝產(chǎn)物堆積；
4）降低細胞凋亡及損傷,，減少細胞黏連,；
5）細胞復(fù)溫處理過程中的氧化損傷導(dǎo)致細胞延遲性死亡。
干細胞的安全存儲設(shè)備通過采集個人的干細胞樣本,，并使用特殊的冷凍和保存技術(shù)將其冷凍保存在液氮溫度下,。這種極低的溫度可以有效地防止干細胞的降解和死亡，同時保持其自我更新和分化的能力,。存儲設(shè)備還配備了嚴(yán)密的安全系統(tǒng),，確保干細胞樣本的完整性和保密性。
細胞安全存儲設(shè)備有哪些,？
對于組織樣本或細胞的凍存,，周期較長時需儲存于液氮罐。慢速冷凍可以通過程序降溫盒,、超低溫冰箱,、程序降溫儀等工具實現(xiàn)。對于病毒和蛋白,、核酸等生物大分子,，通常只需要保存于-20°C至-80°C，因此根據(jù)儲存體量,，常用超低溫冰箱,、冷庫等進行儲存。在許多操作中,，超低溫儲存設(shè)備也被直接用于冷凍降溫過程,，該過程被稱作被動冷凍。與之相對應(yīng)的,，采用冷凍程序可控的速凍箱或凍融系統(tǒng)的冷凍過程被稱作主動冷凍,。
液氮罐凍存
液氮罐是用于細胞存儲的主要設(shè)備，主要有液相和氣相兩種,，存儲溫度設(shè)定在-150℃至-196℃之間,，可以保證細胞的質(zhì)量。氣相液氮罐相較于液相液氮罐,，具有防止樣本間的交叉污染,、降低樣本爆管的風(fēng)險、損耗低等優(yōu)勢,，當(dāng)前大多數(shù)存儲機構(gòu)都選擇氣相液氮罐存儲,。
▲液氮罐凍存
傳統(tǒng)液氮罐的存取過程需手動進行，存在樣品管直接暴露在環(huán)境溫度下的情況,。樣本暴露時間,、暴露期的溫度變化曲線無法監(jiān)控和追溯,；在取出選定樣品管時往往連帶其他樣本暴露在環(huán)境溫度下，長期的反復(fù)存取過程使其他樣本的存儲條件發(fā)生偏差,。反復(fù)暴露于環(huán)境溫度（反復(fù)復(fù)溫至-60℃甚至更高）會使細胞內(nèi)部形成冰晶,、導(dǎo)致破裂死亡，真正能用于實驗的優(yōu)質(zhì)樣本量顯著減少,。
氣相液氮罐存儲的優(yōu)勢
01
儲存容量大,，存取方便
科研和醫(yī)療往往需要對多樣本進行儲存，普通的液相儲存罐無法滿足此類需求,。氣相液氮儲存罐可對里面的凍存架分區(qū)儲存,，標(biāo)記旋轉(zhuǎn)拿取，即使儲存樣本多,，存取,、查找樣本也非常方便快捷。
02
智能監(jiān)控管理,，保障樣本安全
氣相液氮罐有智能監(jiān)控系統(tǒng),，多種功能，監(jiān)控液位,，保障罐內(nèi)低溫環(huán)境,，并對異常事件進行記錄，確保樣本的安全存儲,。
03
氣相低溫,，避免樣本交叉感染
普通的液相液氮罐儲存，樣本是浸泡在液氮里的,，難免有密封不嚴(yán)的樣本外漏,，污染液氮，導(dǎo)致其他樣本的感染,。而氣相液氮儲存罐則利用液氮氣化的低溫,，將溫度維持在深低溫狀態(tài)，避免樣本和液氮直接接觸,，預(yù)防交叉感染的風(fēng)險,。
▲凍存全流程方案
程序降溫盒凍存
生物樣本庫的建立和細胞藥物的興起對生物樣本的低溫保存質(zhì)量提出了更高的要求。研究表明,，在低溫凍存過程中,，造成細胞損傷的兩種最主要因素是:溶液損傷和胞內(nèi)冰損傷。在程序降溫過程中隨著溫度降低,，細胞內(nèi)部的代謝速率隨之降低。若降溫速率過慢,，細胞則失水過多,，受到溶液損傷,；若降溫速率過快，細胞內(nèi)的水分則來不及滲出而形成胞內(nèi)冰晶,，破壞細胞結(jié)構(gòu),。
因此，做好細胞/生物樣本的程序降溫,，是保證細胞低溫凍存質(zhì)量的關(guān)鍵因素,。在以往的程序降溫工作中，多采用傳統(tǒng)程序降溫盒,，或者手工的程序降溫儀,，尚面對多個挑戰(zhàn)：
耗時長，普通程序降溫盒耗時需8h以上,；
效率低,，單次程序降溫的樣本量少，無法大批量作業(yè),；
非標(biāo)化,，需人工值守，操作標(biāo)準(zhǔn)不一,，存在誤差等,；
細胞復(fù)蘇活率低，降溫的速率或者精度欠佳導(dǎo)致,。
▲程序降溫盒凍存
超低溫冰箱凍存
超低溫冰箱常常又稱為超低溫冰柜,、超低溫保存箱等。在實驗室中多用于存儲需要超低溫儲存的樣品試劑,，已經(jīng)在越來越多的實驗室中成為常備設(shè)備,。超低溫冰箱的溫度范圍大致從-60℃到-150℃度，應(yīng)用范圍比較廣泛,，如在生物研究,、醫(yī)院、防疫系統(tǒng)和軍工等方面均有應(yīng)用,。
▲超低溫冰箱凍存
超低溫冰箱可用于保存動物組織,、血液、RNA等實驗所需標(biāo)本,，以及藥物,、疫苗、酶,、激素,、干細胞、血小板,、精液,、移植的皮膚以及從人體抽取的標(biāo)本,、植物種子的種質(zhì)庫、基因克隆庫和一些重要的生物和化學(xué)試劑等以及工業(yè)研發(fā),。在分子克隆實驗中,，-70℃超低溫冰箱被廣泛用于儲存感受態(tài)大腸桿菌、感受態(tài)細胞和入噬菌體原種,。
降溫程序儀凍存
慢速凍存對細胞活力的恢復(fù)是非常重要的,。對于人體細胞而言，每分鐘降低-1到-3℃能讓細胞更好適應(yīng)凍存狀態(tài),。目前儲存細胞時要使用程序降溫儀,，嚴(yán)格按照預(yù)設(shè)程序冷凍后達到目標(biāo)溫度，低至一定的溫度后才可以轉(zhuǎn)入-196℃深低溫液氮中進行長期凍存,。這種程序性降溫,，使細胞的活性得到最大程度的保護，以免其出現(xiàn)我們常說的“凍死”,。程序降溫儀技術(shù)優(yōu)勢和功能會直接影響生物樣品的細胞存活和復(fù)活,。
程序降溫儀又分為液氮制冷和無液氮兩類，液氮制冷程序降溫儀需要持續(xù)供給液氮并通過控制液氮供應(yīng)速率來控制冷凍速率,，無液氮降溫儀則通過壓縮機制冷從而免除了對液氮的依賴,，但制冷溫度限于-100°C，因此需要轉(zhuǎn)移至液氮罐完成第二段冷凍,。復(fù)蘇則常用38°C水浴,、金屬浴、程序復(fù)蘇設(shè)備等,。
低溫存儲自動化趨勢方興未艾
針對以上痛點,，智能化、高效化,、安全化的深低溫存儲設(shè)備應(yīng)運而生,。這些設(shè)備采用了先進的自動化技術(shù)，實現(xiàn)了樣本的自動存取,、自動追蹤和自動監(jiān)控,。這大大降低了人為操作的失誤，提高了樣本存儲的安全性和實驗的準(zhǔn)確性,。
此外,，新型的深低溫存儲設(shè)備還采用了先進的制冷技術(shù)，有效降低了復(fù)溫過程中冰晶的形成,，從而延長了細胞的存活時間,。這不僅增加了可用于實驗的優(yōu)質(zhì)樣本量，也提高了實驗的可靠性。同時,，新型設(shè)備還具備多重安全防護措施,，如泄漏檢測、過溫保護等,，確保樣本的安全存儲。這為科研人員提供了極大的便利,，使他們能夠?qū)Ｗ⒂趯嶒灡旧?，而不是被存儲設(shè)備的繁瑣操作所困擾。
因此,，樣本自動化存儲管理已經(jīng)成為生物醫(yī)療存儲領(lǐng)域的重要發(fā)展趨勢,。隨著精準(zhǔn)醫(yī)療的不斷推進，臨床診斷和新藥研發(fā)等多個應(yīng)用場景對生物樣本的規(guī)模提出更高的要求,。通過自動化管理,，可以大大減少單人工作強度，提高單人可管理的樣本規(guī)模,，推動大規(guī)模樣本庫建設(shè)提速,；自動化可以減少人為開關(guān)操作，提高樣本存儲低溫環(huán)境的穩(wěn)定性,，保證樣本存儲質(zhì)量,。
