低温保存是实现细胞、组织以及器官长期存储的主要方法,成功的低温保存对于生殖医学,干细胞研究,脐带血储存和相关的生物医学研究至关重要。然而,在慢速冷冻保存的降温过程中细胞易遭受溶质损伤和冰晶损伤,而在玻璃化保存的复温过程中细胞易受到反玻璃化形成的胞内冰损伤。为此,研究保存过程中的胞内冰形成机制与提出相对应的解决方法是十分有必要的。本文首先研究了PIECs在有无保护剂时的胞内冰形成概率,并拟合得到了不同降温速率下的细胞成核相关参数,反应了保护剂和降温速率对胞内冰形成的影响。现有的研究中胞内冰的形成机制有三种不同的假设,目前最常用的假设是催化成核假设,在这假设的基础上研究学者提出了相应的胞内冰形成概率的理论模型,本文就是在该模型的基础上开展的。其次,本文采用了静电喷雾的方法生成具有核壳结构的海藻酸盐水凝胶用于封装保存人脐带静脉内皮细胞。现有的研究表明海藻酸盐水凝胶可以抑制保存过程中冰晶的出现与生长,可以用于封装保存细胞。我们的实验结果表明,核壳结构的微胶囊可以在较低浓度保护剂条件下(～3 mol/L)实现较高质量的细胞保存。同时,海藻酸盐胶囊的低温冷台实验表明,海藻酸盐胶囊在冷冻复温过程中其体积和边界均未受到损伤,同时在封装的细胞中未观察到胞内冰的形成。由此可见海藻酸盐水凝胶胶囊具有很好的保护作用。最后,本文利用低温显微镜系统研究了不同浓度海藻酸盐溶液的结晶行为。实验结果表明,未交联的海海藻酸盐溶液可以一定程度的降低溶液结冰点,并随着浓度的升高呈现不单调的变化。然后又研究了一定厚度(300 μm)的海藻酸盐水凝胶对冰晶形成的影响。结果表明,交联后的水凝胶可以大大降低溶液的结冰点,减缓冰晶的生长速度与体积。同时还比较了保护剂与海藻酸盐水凝胶不同的结晶机制,这一结果再次验证了海藻酸盐水凝胶的具有抑冰作用,可以将其应用于保存其他细胞或组织。