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低温保存的应用发展

生物细胞内的酶在低温下活性会受到抑制,生化反应、代谢过程会减弱,根据Arrhenus公式k=A/ee.4/rt可知生化反应速率k与温度指数呈正相关,因此降低温度抑制生化反应速率,有希望使得生物体得到长时间的保存。从古代用冰舊保存食物,到现在用超低温冰箱、液氮保存生物活性材料,低温保存技术越来越受重视。

低温保存使得生物的多样性、活性、生育力得到保存,并且能抑制微生物的巧殖,比如在挪威建立的“末日种子库”,通过低温保存了世界上大量的农作物种子,种子在低温下能保存千年當至上万年,从而确保农作物的生物多样性,防止农作物因气候、灾难减产或者绝种;通过低温保存人体的器官,保证器官离体后的活性,为器官移植提供可操作时间;通过保存动物的巧子、巧子,从而保存优秀的品种或者延长生育时间。

[低温保存.jpg]

虽然从古代开始就有用冰做冷媒直接保存食物的应甩,但是保存媪度不是很低,保存时间短,易污染,而深化温保存能抑制微生物的繁殖及生化反应活动,极大的延长生物体的保存时间。1937年低温生物学的开创者luyet指出低温保存过程应抑制冰晶形成,并随后在1938年成功用液态空气玻璃化保存青蛙精液,预示了生物体长时间深低温保存的可能。现代低温生物学获得突破进展是开始于1949年英国生物学家polge和smith化偶然发现添加了甘油的巧子在经过低温后的活性得到保存这一重大发现。从此,低温生物学得到了蓬勃的发展,对低温损巧机制和低温保护剂的作用机制在这个过程中也得到了研究发展。

目前低温保存主要应用在两个方面,一是细胞悬浮液(单细胞或多细胞)的低温保存,如血细胞、干细胞,动物配子、胚胎;另一方面是离体組织、器官的长时间保存。而对生命体的低温保存,目前仅限于一些微尺度的原生动物,线虫,蠕虫,以及本身具有抗冻能力的动物如树蛙,靠近北极圈的果巧,对哺乱动物的低温保存仍在探索中。人体的长时间深低温保存是化温生物学的最终梦想,Alcor等公司对即死亡的人体进行灌注低温保护剂等一系列处理后放入液氮低温保存,W期望在将来能复苏,但就目前技术来说,到实现仍有一大段距离。

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