[发明专利]一种模块化生物样本低温保存及快速复温装置

说明书

本发明公开了一种模块化生物样本低温保存及快速复温装置，包括生物样本封装系统、慢速程序降温系统、液氮降温系统、射频复温系统和射流复温系统；设计了高比表面积及超薄壁面的射频复温芯片，可以实现生物样本的大体积玻璃化保存，突破传统玻璃化容器的体积限制；并且在复温阶段耦合射流复温和射频复温两种方式达到快速复温的效果，可以有效减轻慢速低温保存或玻璃化保存复温过程中重结晶及反玻璃化对生物样本的损伤；该发明一方面可实现低浓度保护剂的生物样品慢速低温保存，抑制复温过程中冰晶再生长，提高低温保存后的样品质量；另一方面可以实现生物样本的大体积玻璃化保存，为实现生物样本高质量保存提供新型方法。

技术领域

本发明涉及低温保存技术领域，具体是一种模块化生物样本低温保存及快速复温装置。

背景技术

低温保存是指将细胞或者组织放置在低温条件下进行长期保存，现代医学中，低温保存被广泛应用，特别是生殖医学、器官储运，细胞治疗、样本库建设等方面。玻璃化冷冻方法被认为是生物组织、细胞等生物材料最好的深低温保存方式，它在生物样本库的建设方面具有非常重要的应用价值。玻璃化方法是指通过极快的降温速率将生物样本冷却到远低于其结晶点的温度，使溶液内冰晶的形成和生长受到极大的限制，最终实现向非晶体固态的转变过程。而实现玻璃化保存的途径不外乎有两大类：一是提高低温保护剂的浓度，仅需要较低降温速率，就可以实现玻璃化保存；二是降低保护剂浓度，减小样品体积，增大比表面积，实现超快速冷冻而实现玻璃化。对于前者来讲，因为保护剂浓度高、毒性强，需要繁琐的洗脱程序，很难达到后续临床的应用标准。因此，通过增大比表面积超快速冷冻的玻璃化方法是目前的研究重点。

此外玻璃化保存方法在复温过程中，37℃水浴复温使最常用的复温方式，但其升温速率较慢，升温速率不够快会导致反玻璃化现象，对生物样本产生致命的冰晶损伤。射频会在导体中产生感应涡流，并伴有产生热量的电阻损耗。射频复温芯片110中的金属层在射频场中可产生感应涡流，在射频场中可以提供超过1000℃/min升温速率。但单独的射频复温对于低保护剂浓度的玻璃化复温是不够的，需要耦合射流复温来进一步提高复温速率，射流复温是指将温水形成射流高速冲击在被复温对象表面进行复温，由于射流边界层极薄，射流复温具有很高的换热效率，可进一步提高复温速率，并可抑制射频复温可能产生的过热现象，是实现样品高速降温或复温的关键技术。

目前研究的另一个重点是结合天然非渗透性保护剂的胞内递送等技术实现生物样本无DMSO的保存，但是这种保存方式在复温时同样面临重结晶带来的细胞损伤，结合射频复温和射流复温的使用，可以进一步提高生物样本复温后的质量，且无需像磁纳米粒子复温以及金纳米粒子激光复温那样在生物样本体系中引入其他物质，避免对生物样本的潜在毒性以及后续繁琐的洗脱步骤。

发明内容

本发明的目的在于提供一种模块化生物样本低温保存及快速复温装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种模块化生物样本低温保存及快速复温装置，包括生物样本封装系统、慢速程序降温系统、液氮降温系统、射频复温系统和射流复温系统；还包括控制系统；

所述生物样本封装系统包括射频复温芯片和热封装置；所述射频复温芯片为金属复合膜构成的矩形袋装结构，其中射频复温芯片的最内层为生物相容性材料，可将生物样本与金属层隔离开来，避免金属材料对于生物样本潜在的毒性；射频复温芯片的中间层为金属材料，在交变磁场中产生热效应，可提高生物样本的复温速率，降低重结晶及反玻璃化现象对于生物样本的损伤，此外还可以提供良好的避光和隔绝氧气的作用，更好的保护生物样本；射频复温芯片的最外层为聚对苯二甲酸乙二醇酯，可提供良好的机械性能，使芯片具有良好的机械强度，防止样本泄露，且聚对苯二甲酸乙二醇酯具有良好的印刷性能，可以很好的展示样本信息；

所述慢速程序降温系统包括程序降温盒、异丙醇、深低温冰箱以及液氮罐；所述程序降温盒包括外壳、盒托和盒盖，外壳和盒盖相互扣合，盒托位于外壳内，其中盒托内设有若干间隔设置芯片放置腔，同时芯片放置腔对应的外壁之间设有间隔；