中科院化学所王健君研究员：人体冷冻未来可期
由于缺乏有效的保存手段，组织库中获得的捐献器官有大部分（超过70%的心脏和超过80%的肺脏）会因失活而被弃用。被称为“器官移植之父”的Thomas Starzl曾在1970年预言：“只有当保存器官的技术得到突破，使器官得以保存数周、甚至数月的时候，器官移植才有可能大范围的推广。”遗憾的是，从预言至今，五十年来，冷冻保存技术并没有很大的进步。这是由于人体含有超过65%以上的水分，这些水分在降温的过程中不可避免的产生冰晶，而这些冰晶会对细胞组织造成致命的机械损伤。目前冻存技术是将细胞浸入含有大量渗透性有机小分子的冷冻保护剂中，以防止冰晶形成，然而这些有机小分子往往带有一定的毒性，甚至有引发遗传变异的风险。为了在冷冻保存中避免使用这些具有毒性的有机小分子，同时抑制冰晶的形成，需要在冷冻保存液中添加具有高效控冰能力的分子。从研究自然界耐寒生物体内的控冰蛋白出发，中科院化学所王健君研究员说，我们相继探索了这些控冰蛋白的控冰机制，合成了一系列仿生控冰分子，并将其应用于各类细胞，乃至组织的冻存。师法自然，我们相信仿生技术是我们实现组织、器官冻存，将“科幻”变成“科学”的必由之路。
（视频来源：CC讲坛 授权转载）
不少人提出自己感兴趣的各种问题，我们请王健君研究员就有关问题回答如下，供大家分享交流。
Q1
现在好多细胞都能成功的保存了，但是组织、器官冻存却很少见，器官冻存和细胞冻存有那么大差异吗？
器官冻存与细胞冻存相比，主要差异在于两点：一方面是其体积大，一般细胞的尺寸在几个微米到几十个微米的范围内，最大的卵母细胞也不过是100微米左右。而组织器官的尺寸常常在几个厘米甚至几十个厘米的范围内，这样大的尺寸，对于冻存和复苏过程中的传热而言是非常不利的，同时冻存剂想要渗透进入组织器官内部，也有一定的难度。另一方面，器官中常常包含了多种不同类型的细胞，不同的细胞所需的最佳冻存条件往往是不同的，而怎样微妙的调节冻存条件，来达到不同细胞的最佳冻存条件，也是器官冻存里的一个难点。
Q2
我们离人体冻存还有多远呢？
我们目前解决的细胞冻存的问题，仅仅停留在微米级别。组织和器官，大概是厘米级甚至是分米级，我们目前还没有特别成熟的技术可以实现组织器官的冷冻保存。而对于人体冻存，它涉及到更多的组织和器官，例如心脏、肾脏、大脑等等关键的强，其尺寸更大，细胞类型更多。虽然也有相关科技论文报道过利用灌注、磁控温等技术短暂的达到一些器官的低温保存，但是对于如何平衡如此复杂庞大的生物系统的冻存条件，目前还是非常严峻的问题。我们要走的路还有很长。
Q3
人体冻存再复苏后还能保持原有的记忆吗？
人的记忆是否会被保存，主要是和大脑里的神经细胞相关的。如果将来我们有相关的技术能够对大脑和神经细胞的结构进行完整的保存，并且在复苏的过程中也不对其造成损伤的话，理论上说，解冻后的人是可以保持原有的记忆的。当然，我们目前的技术离这实现这个目标还有很长的距离。
Q4
为什么有的冰淇淋口感好，有的口感差？
冰淇淋的口感除了跟蛋白和脂类的含量相关之外，很重要的一点就是里面冰晶尺寸的大小。如果里面有很多的较大的冰渣，就会极大的影响它的细腻程度，如果冰晶的尺寸非常小的话，就会使口感更加的丝滑。而控制冰晶的大小就需要添加冰重结晶抑制剂。冰重结晶抑制剂就是能够有效的抑制冰晶的长大，使其在长时间存储后仍不形成大冰晶，维持细腻的口感。
Q5
冰淇淋的口感跟冷藏温度有关吗？
冰淇淋的口感和冷藏温度是有关系的，理论上讲，温度越低的情况下，冰的重结晶速率也越低，这样有利于维持冰晶较小的尺寸，使其口感更佳，然而我们大多数家庭的冰箱的冷冻室的温度都控制在零下20摄氏度左右，也就是说，冷藏温度变成了一个不可控参数，这时候冰淇淋的口感就依赖于本身添加剂抑制冰重结晶的能力了。抑冰能力越好的添加剂能使冰淇淋在冷藏的过程中更少的受到影响，反之，冰淇淋中则会有较大的冰晶形成，使其口感变差。
Q6
抗冻蛋白可以应用在食品中吗？会不会对人体有什么危害？
目前的研究结果来看，抗冻蛋白在食品中的应用是安全的，一方面，从抗冻蛋白控制食品中冰的重结晶的能力上分析，所需抗冻蛋白的量一般很少，在几个毫克甚至微克的级别。另一方面，食品经口进入人体，在胃肠等环境中会被消化成各种氨基酸等营养成分。不会对人体造成毒害。
Q7
肉类解冻用热水好还是冷水好呢？
使用冷水比较好。冷冻的肉类如果放在热水中解冻，表面一层会快速解冻，并且形成一个隔热层，使内部冻肉的温度不易升高，解冻变慢。而使用接近0℃的冷水是最好的。将冻肉放在冷水中时，冷水会降温结冰，而1克水结成冰可放出80卡热量，从而使温度升高，内层也容易吸收热量解冻，如从反复几次，就可均匀解冻了。同时，从营养角度分析，这种均匀缓慢升温的方法也是科学的。
Q8
真的有“冷冻减肥术”这个减肥方法吗？
“冷冻减肥术”源自美国，所使用的机器名为“Zeltiq”。主要是利用被称之为“冷冻溶脂术”的冷却手段锁定、冻结并最终分解脂肪细胞。低温在杀死脂肪细胞的同时不会影响皮肤或者肌肉。死亡的脂肪细胞随后通过肝脏被排出体外。这还是一个比较新颖的技术，虽然其发明者声称这项技术是安全的，然而由于死亡的脂肪细胞只能通过肝脏被缓慢的排出体外，对于肝功能有障碍的人群，这种疗法的不推荐的。同时由于冷冻过程中或多或少会对肌肉的皮肤有一定的损伤，对于不同的个体而言，也是有一定风险的。
Q9
低温保存化妆品有必要吗？
冷藏当然是可以延长化妆品的保存期限，理论上讲也可以降低或者避免防腐剂的使用。事实上，对于含有维生素C等易氧化物质的产品，低温保存对其使用寿命的延长有很大的作用。但是对于含脂质比较多的产品，例如乳液和面霜，温度过低时会导致其结块，影响后续使用。另外需要注意的是，化妆品尽量不要和冰箱中的食物一起保存，容易滋生细菌。
更多信息请访问：中科院化学所王健君研究员课题组http://anti-icing.iccas.ac.cn/
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