為了避免變質(zhì)，低溫樣品通常儲(chǔ)存在溫度約為-170°C的液氮或其氣相中。在運(yùn)輸過(guò)程中，一些科學(xué)家將這些樣本放在干冰上。然而，研究表明，將低溫樣品放在干冰上比暴露在室溫下更快地升溫。
 

罪魁禍?zhǔn)祝簩?duì)流和傳導(dǎo)。
 

基于真核細(xì)胞的治療劑等低溫樣品需要在低于水玻璃化轉(zhuǎn)變相閾值（Tg-H2O，約-135°C）的溫度下儲(chǔ)存。在這些條件下儲(chǔ)存可避免生物活性，并最大限度地減少解凍后細(xì)胞活力的損失。
 

將真核細(xì)胞溶液保存在高于Tg-H2O的溫度下會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)封裝的肝細(xì)胞球體在-80°C下儲(chǔ)存時(shí)，與在-170°C下存儲(chǔ)的相同細(xì)胞相比，僅儲(chǔ)存一個(gè)月后就檢測(cè)到活細(xì)胞數(shù)量和細(xì)胞功能下降。

液氮（LN2）及其氣相為此類(lèi)樣品提供了一個(gè)安全的環(huán)境，將溫度保持在-170℃或更低。LN2最早由波蘭物理學(xué)家于1883年生產(chǎn)，現(xiàn)在被用作許多工業(yè)環(huán)境中的冷卻劑，從計(jì)算機(jī)到相機(jī)，從超導(dǎo)體到真空泵。它在任何涉及低溫樣品的研究中都是不可或缺的。

生物醫(yī)學(xué)和分子生物學(xué)研究中經(jīng)常使用的一種替代介質(zhì)是干冰，即二氧化碳的固體形式。這種材料在-78°C下升華，其用途與液氮一樣多種多樣。許多實(shí)驗(yàn)室在運(yùn)輸生物材料的過(guò)程中依靠干冰來(lái)維持寒冷的環(huán)境。然而，在干冰上運(yùn)輸生物樣品有一些令人驚訝的重要缺點(diǎn)。研究表明，干冰會(huì)導(dǎo)致儲(chǔ)存在螺旋蓋管中的樣品溶液酸化，并可能影響蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性。

與LN2氣相運(yùn)輸相比，用干冰運(yùn)輸時(shí)，懸浮在10%二甲基亞砜中的人類(lèi)淋巴細(xì)胞解凍后的存活力顯著降低。

將2ml小瓶的低溫樣品從液氮環(huán)境轉(zhuǎn)移到干冰中，并持續(xù)監(jiān)測(cè)溫度。這些樣品在放入干冰后的15到25秒內(nèi)達(dá)到并超過(guò)了水的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。

令人驚訝的是，這比這些樣品暴露在周?chē)�環(huán)境中的速度快了大約兩倍。這怎么可能呢？
 

解釋在于兩種物理現(xiàn)象：對(duì)流和傳導(dǎo)。
 

首先:干冰的二氧化碳升華產(chǎn)生了一個(gè)對(duì)流增強(qiáng)的微環(huán)境，即分子在氣體等流體中的定向運(yùn)動(dòng)。就像在對(duì)流烤箱中一樣，這種效果可以增加熱量傳遞到放置在這種環(huán)境中的任何物質(zhì)。結(jié)果是低溫樣品加速升溫至干冰溫度（-78°C）。這種升溫是實(shí)質(zhì)性的，因?yàn)楦杀�比這些樣本的LN2蒸汽儲(chǔ)存環(huán)境高約90°C。

 

其次:低溫管壁與干冰的直接接觸通過(guò)分子與低溫樣品管的直接碰撞增強(qiáng)了傳導(dǎo)熱傳遞。5因此，試圖通過(guò)在短時(shí)間內(nèi)將低溫材料放入干冰中來(lái)保護(hù)其低溫材料不受熱的研究人員實(shí)現(xiàn)了完全相反的結(jié)果：更快地升溫到Tg-H2O以上的溫度。
 

如何避免這種變暖事件？

易于理解的切勿將低溫樣品放入溫度高于-135°C的環(huán)境中。幸運(yùn)的是，存在能夠在這些溫度下運(yùn)輸?shù)蜏貥悠返慕鉀Q方案。
 

Azenta Life Sciences提供經(jīng)濟(jì)高效的CryoPod™載體，這是一種便攜式LN2蒸汽基輕質(zhì)設(shè)備，可在-150°C或更低溫度下可靠地保存樣本四個(gè)多小時(shí)。有了這個(gè)裝置，科學(xué)家們可以有效地避免寶貴的低溫樣品在處理或運(yùn)輸過(guò)程中的熱偏移。