細胞為什么能夠存儲5年、10年，甚至更久？

存儲細胞是保存“生命種子”，就像農(nóng)民種地留種子一樣，我們需要把狀態(tài)**的細胞留存下來，以保證將來有源源不斷的種子用于培養(yǎng)。比如可以在我們相對年輕或者在免疫力比較好的時候，把好的免疫細胞儲存起來，等以后我們患病、衰老、或者免疫力比較低的時候，把這些年輕的健康的種子拿出來。

細胞凍存最常用的技術(shù)是液氮冷凍保存法，主要采用加適量保護劑的緩慢冷凍法凍存細胞，減少在冷凍過程中對細胞的損害。

液氮罐

首先，自溫度降至-120℃開始，細胞內(nèi)部便不會發(fā)生熱依賴性代謝過程了，當溫度降到-196℃，此時細胞內(nèi)能極小，分子運動趨近于靜止，就像細胞內(nèi)的時間被按下了“暫停鍵”，生命活動也被凍結(jié)。

所以，排除其他外部因素，在-196℃的環(huán)境里，細胞是可以實現(xiàn)“永生”的。

其次，氮氣具備優(yōu)秀冷卻劑的特質(zhì)，它無色無味，性質(zhì)非常不活潑，基本不會對被凍存物體的化學性質(zhì)產(chǎn)生影響。

最后，液氮的制成更方便安全。盡管液氦（-268℃）溫度更低，但氮氣作為大氣中含量（78%）最高的氣體，其制成液氮后可以更廣泛地用于實驗與凍存中，這一點是稀有氣體制成的液氦無法比擬的。

所以綜合來看，液氮是一種優(yōu)異的冷卻劑，在它的“庇護”下，細胞是有可能實現(xiàn)長時間保存的。

細胞凍存流程示意圖

慢速凍存對細胞活力的恢復是非常重要的！對于人體細胞而言，每分鐘降低-1到-3℃能讓細胞更好地適應(yīng)凍存狀態(tài)。

目前儲存細胞時要使用程序降溫儀，嚴格按照預設(shè)程序冷凍后達到目標溫度，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**程度的保護，以免其出現(xiàn)我們常說的“凍死”。

為什么要進行程序性降溫？

細胞從人體組織中分離出來后，我們常規(guī)將其保存于-196℃的液氮中。

然而，細胞中含量最高的成分是水，而水在低于零度的條件下會結(jié)冰。如果將細胞懸浮在純水中（不含雜質(zhì)的H2O），隨著溫度的降低，細胞內(nèi)外的水都會結(jié)冰，所形成的冰晶能輕易穿透細胞膜和細胞器，從而導致細胞死亡。

在溶液中加入冷凍保護劑，則可保護細胞免受冰晶傷害。這是因為冷凍保護劑容易同水分子結(jié)合，從而降低冰點，減少冰晶的形成，使細胞得以在超低溫條件下保存。

當然，為了使細胞長期處于-196℃低溫環(huán)境并保持活性，除了合適的冷凍保護劑，還需要合適的細胞培養(yǎng)液，規(guī)范的操作以及嚴格的降溫程度等。

細胞降溫過程中，細胞內(nèi)水分漸漸向細胞外滲出。

如果冷凍速度慢，細胞內(nèi)水分外滲多，細胞脫水，體積縮小，細胞內(nèi)溶質(zhì)濃度增高，細胞內(nèi)不會發(fā)生結(jié)冰。

如果冷凍速度快，細胞內(nèi)水分沒有足夠的時間外滲，結(jié)果隨著溫度的下降而發(fā)生細胞內(nèi)結(jié)冰。

因此嚴格的降溫程度對細胞保存也十分重要。

在液氮罐中“沉睡”10年，20年之后，被凍存的細胞到底能不能“蘇醒”過來呢？看看以下數(shù)據(jù)！

▲2012年，北京市道培醫(yī)院救治了一位49歲，體重達87公斤的白血病患者，臍血庫為其提供一份1998年已經(jīng)凍存14年的臍帶血，復蘇后細胞活性達96%。

▲2017年，一份采集于1998年5月，凍存18年11個月的臍帶血，復蘇后細胞活性為97.16%。

▲2018年，一份1998年6月采集的臍帶血，凍存了20年零4個月，復蘇后活性為99.75%。

這些數(shù)據(jù)我們可以看到即便是長期凍存的細胞，復蘇之后，活性仍然很高，依然能夠很好地適用于臨床。目前也已有很多實驗證明，經(jīng)成功低溫保存的細胞在-196℃的溫度中保存數(shù)十年，復溫后檢查，未發(fā)現(xiàn)任何生化和功能化的變異。

凍存細胞是一項看似簡單卻**技術(shù)含量的系統(tǒng)工程！在凍存過程中，所有液氮罐需由管道相連，終端連接液氮存儲塔，對已經(jīng)儲存的細胞進行24小時不間斷補充液氮。

為了保證臍帶血存儲環(huán)境的安全性，還需使用閉路監(jiān)控、紅外線報警、液位監(jiān)視、雙電路供電、氧含量實時監(jiān)控等24小時不間斷監(jiān)控系統(tǒng)嚴格監(jiān)控，至此，細胞才能長期保存下來供臨床使用。