中文摘要：

本课题将重点采用低温显微镜和低温生物介电谱观察研究的方法,以探求最佳的电磁控制参数(电磁场性质和频率、强度等参数)来防止生物细胞中冰晶形成以保护低温下组织细胞的存活;进一步应用电介质极化理论研究分析上述现象中极性分子运动的机理,从而搞清防止生物细胞中冰晶的形成原因,使得生物细胞在冷冻解冻过程中的存活率得到提高;并在此研究成果的基础上,探寻电磁控制冷冻生物组织,器官细胞保存以及动植物等保鲜新技术的优化方案.

结论摘要：

生物体的低温无损保存必须防止纯水冰晶的形成和盐质的偏析，常规是采用快速冷冻或加抗凝剂来解决。而快速冷冻对较大型生物组织效果不佳，抗凝剂则常有化学污染和中毒等问题。本项目在慢速冷冻过程施加电场和磁场干扰，研究电场/磁场对冰晶形成过程的影响及其机理，探索慢速冷冻条件下防止纯水冰晶形成以及盐质偏析的方法。本项目采用低温显微观察、相变过程温度跟踪、低温介电测量等三种检测方式，得到了相互印证的一致结果，交变电/磁场干扰了含盐水溶液的冷冻相变过程，具有抑制纯水冰晶形成和盐质偏析的作用，抑制效果同电/磁场频率密切相关。对生理盐水的研究表明，频率范围10k?f?500k的电/磁场效果显著，由此为控制纯水冰晶形成，防止细胞死亡开拓了一个新的重要途径。理论分析认为，电/磁场影响纯水冰晶形成体现在两个方面，一是电场或感应电场引起的水分子偶极转向极化；二是电场或感应电场引起的离子迁移产生的离子扰动。针对去离子水，前者是影响纯水冰晶形成的主要因素；针对生物溶液（强电解质溶液），发现有效电/磁场频率范围同溶液中盐离子的种类密切相关，前者不再是影响冰晶形成的主要因素，其根本原因是电/磁场导致了溶液中的离子扰动