CHINESE JOURNAL OF VACUUM SCIENCE AND TECHNOLOGY

近年来，器官移植术以及相关基础研究的快速发展对复杂组织器官的高质量保存提出了迫切需求。供体组织器官的缺乏以及供体和受体在时间和空间上的不匹配限制了其在临床上的应用，低温保存有望解决这一限制。目前，虽然已经成功实现了细胞、胚胎等小尺寸生物样本的低温保存，但对大体积的复杂组织器官来讲，现有低温保存技术仍然面临诸多瓶颈问题。特别是真空及纳米等工程学技术的应用及对低温保存过程中损伤因素的认识不断深入，拓展了传统低温保存的研究范畴,有望突破当前复杂组织器官低温保存中的技术瓶颈。上海理工大学生物系统热科学团队在《真空科学与技术学报》上发表综述文章，总结了复杂组织器官低温保存的常用方法及损伤因素；阐述了真空及纳米技术在调控冰晶成长、实现均匀快速复温等方面的应用；探讨了先进生物材料改善低温保存效果的机制及其在低温保存中的应用，并对该领域未来发展趋势提出了建议。

通常来讲，组织器官在低温冻存过程中主要经历加载/去除保护剂、降温冷冻过程、存储以及复温过程等环节。各个阶段可能造成的损伤主要有保护剂损伤、氧化应激损伤、冰晶损伤及热应力损伤等。由于冻存过程中存在以上多种损伤效应的共同作用，导致了现阶段深低温保存组织器官还是难以满足临床要求。

由于交叉学科的快速发展，众多新材料新方法被引入低温保存领域，拓展了传统低温保存的研究范畴，提供全新的研究思路，有望突破当前低温保存中的技术瓶颈。此外，近年来对于低温保存过程中生物样本损伤的机理研究不断深入，诸多先进的生物材料被用于低温保存领域，从维持细胞ATP水平、平衡氧化还原系统、稳定细胞膜及缓解氧化应激等多个方面来抑制低温保存过程中的细胞损伤，进一步为低温保存领域的发展提供了新思路。目前的研究主要集中在细胞微观尺度的生物学效应以及组织器官宏观尺度的结构完整性等两个方面，但组织器官冻存过程对多层级结构和生理功能损伤的机制至今并不明确，尤其是尚缺乏深入的分子层级机制探索研究。因此，对于复杂组织器官的低温保存来讲，首先要综合从分子、细胞、组织以及器官等多尺度层级来深入探索低温保存对组织器官生物学效应的微观分子机制以及宏观结构损伤机制，明确损伤机制以开发特定生物材料进行针对性调节。其次，要充分融合发展工程学技术，进一步优化降温和复温过程的控制；加强对纳米材料的功能性研究，优化其加载洗脱工艺，进一步明确纳米材料在冷冻与复温过程中生物传热传质、热力学和动力学机制；明确真空、油封等技术抑制冰晶成核的准确机理。组织器官的低温保存是一个极其复杂的系统性工程，亟需多学科的共同努力来应对这一挑战，有望在该领域取得重大突破。

上海理工大学生物系统热科学研究所，是由我国著名低温生物医学专家华泽钊教授于1984年在国内率先创建的低温生物医学研究室逐步发展而来，也是学校“生物医学工程”一级学科博士点的重要特色方向。尤其在细胞、组织和器官的低温保存技术，食品、药品冷冻干燥保存技术等领域在国内外享有较高知名度，并先后获得国家自然科学奖等30余项国家级、省部级科研奖项或称号。

胥义，上海理工大学生物系统热科学研究所教授、博士生导师，上海市青年科技“启明星”，上海市优秀博士学位论文成果奖获得者，美国University of Minnesota生物医学工程系高级研究学者。长期从事细胞、组织、器官和微生物资源低温保存等方面的基础和应用研究，在低温保护剂理化特性、生物组织材料和器官低温保存精准热调控等方面积累了较为丰富的研究经验和成果。先后主持了国家科技重大专项子课题、国家自然基金面上项目、教育部、上海市科委、上海市教委等20余项科研项目，发表各类论文100余篇，出版专著3部，申请发明专利30余项，获得省部级科研奖项或称号8项。兼任中国医药生物技术协会组织生物样本库分会低温生物学组副组长、中华预防医学会生物资源管理与利用研究分会常务委员、中国制冷学会委员、上海市制冷学会理事等。