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1.產品簡介

     上海智矩未來新推出的CodeFreeze-30智能細胞程序降溫儀采用免液氮斯特林制冷技術，控溫精準，可以有效保證各階段降溫速度的穩定。該型細胞程序降溫儀的降溫速度5℃/min，低溫達到-110℃；產品可以進行3Q認證，有效滿足GLP和GMP實驗室或工廠的使用需求。

      CodeFreez-30型細胞程序降溫儀適合于那些類型細胞的冷凍保存：

      （1）誘導多能干細胞（iPSC），

      （2）間充質干細胞（MSC），

      （3）免疫細胞（如T細胞、NK細胞、外周血單核細胞PBMC、巨噬細胞、DC細胞）；

      （4）精子、卵子、胚胎；

      （5）神經細胞

2、主要特點

     2.1 “相變智控”技術，保證相變前后細胞樣品降溫速度一致，提高細胞復蘇活率10-20%

      上海智矩未來的程序降溫儀擁有“相變智控”技術，消除了傳統程序降溫儀在相變階段（細胞樣品從液相轉變為固相的過程稱為相變）后期出現在樣品降溫的速度遠大于設定降溫速度的問題；通過相變智控技術，在相變階段仍可以將樣品溫度下降速度保持在用戶設定的降溫速度上，極大的減少了由于降溫速率加大導致的細胞損傷，與未采用“相變智控”技術的程序降溫儀相比，細胞冷凍復蘇后的活率可以提升10-20%。

  圖1中，左圖為使用普通程細胞程序降溫儀的設備溫度曲線（藍色）和細胞樣品曲線（紫色)。右圖為智控未來具有”相變智控“技術的細胞程序降溫儀的設備溫度曲線(藍色）和細胞樣品曲線（紫色）。紅圈為細胞樣品發生相變的階段，紫色曲線為細胞樣品的溫度曲線，藍色曲線為設備的溫度曲線，均在相變階段進行2℃/min的速度進行降溫。

  左圖為不具備相變智控技術的程序降溫儀，其在相變后期細胞樣品的降落速度達到6℃/min（紅線）遠大于相變前樣品的2℃/min（黃線）的降溫速度（黃線與紅線不保持平行）。右圖為使用上海智矩未來具有”相變智控“功能的程序降溫儀，其在相變后期，樣品的降溫速度仍維持在2℃/min，與相變前降溫速度保持一致（黃線與線線保持平行）。

      注：相控智變相關： 一種防止因相變導致過快降溫的細胞程序降溫儀 號：2026101526708

2.2 細胞凍存樣品的數字化管理

    上海智矩未來細胞程序降溫儀配置了二維碼掃描器，配合具備的二維碼凍存管，可以輕松實現凍存樣品的數字化管理，細胞程序降溫儀秒變迷你生物樣本庫。精準記錄每一支凍存管的存放位置，具備生物樣本凍存管存入、取出和檢索管理功能。

                                  圖2：樣品庫管理軟件截圖

2.3 高導熱率、高比熱容金屬底座設計，批內樣品降溫速率差異小于5%

     采用高導熱率、高比熱容的鋁合金全屬底座設計，相比液氮法細胞程序降溫儀通過低導熱率和低比熱容的空氣導熱，智矩未來的細胞樣品間的降溫速率一致性要明顯傳統液氮法細胞程序降溫儀，其批內樣品降溫速率差異小于5%，細胞復蘇活率的一致性明顯高于液氮法程序降溫儀。

3、主要技術參數

冷卻速率：5℃/min

低溫：<-110℃

制冷方式：斯特林制冷，無需液氮

控溫精度：±0.5℃/min

冷凍模塊： 2mlX30管，可定制

樣本溫度探頭：3個

掃描器：有

樣本庫管理：具備凍存管生物樣品存入、取出和檢索管理功能

顯示與控制：10.1寸觸控屏

追溯管理：有

4、使用案例

4.1 實例一：使用程序降溫儀后，iPSC(誘導多能干細胞）冷凍復蘇后的細胞活率明顯高于普通降溫盒，細胞復蘇活率提高20-30%。

圖4：iPSC（誘導多能干細胞）在使用同樣的凍存保護劑下，使用程序降溫儀可將細胞復蘇活率提升20-30%。

      圖4顯示降溫盒與降溫儀對iPSC冷凍復蘇后的比較，分別使用4種不凍存保護劑進行比較；使用同樣的凍存保護劑下（DMSO二甲基亞砜；EG乙二醇；PG丙二醇；GLY甘油），使用程序儀iPSC誘導多能干細胞的冷凍復蘇后的活細胞比例（左軸）明顯高于降溫盒組（降溫速度1℃/min），復蘇法率提升20-30%。

注：引用文獻：Igor  Kathy; DMSO-free programmed cryopreservation of fully dissociated and adheren human induced pluripotent stem cells. Stem cells international.

4.2 實例二： 使用程序降溫儀冷凍間充質干細胞，能更好的保留間充質干細胞的生理功能和活性；程序降溫儀組的間充質細胞凍存和復蘇前后的倍增時間保持一致，表面標志物的表達均保存一致。而普通降溫盒組的間充質干細胞凍存和復蘇前后的倍增時間明顯延長20%以上，部分表面標志物CD73下降達15%。

       圖5、間充質干細胞未凍存組、程序降溫儀組和普通降溫盒細胞復蘇的培養顯微境下圖，普能降溫盒組細胞復蘇后其細胞增速明顯慢于程序降溫儀組和未凍存組間充質干細胞，而程序降溫儀組和未凍存組組間充質干細胞生長基本保持一致。

      冷凍MSC細胞復蘇后，培養5天、8天、12天的照片。程序降溫儀與未凍存組未沒明顯差異，而普通降溫盒的細胞生長明顯慢于未凍存組和程序降溫儀組

      表1數顯示冷凍的MSC細胞復蘇后，普通降溫盒的MSC細胞的倍增時間明顯慢于程序降溫儀組和未凍存組，而程序降溫儀與未凍存組基本保持一致。

                                           表1：細胞倍增時間

    表2：冷凍的MSC細胞復蘇后，普通降溫組的MSC細胞計數明顯少于程序降溫儀級和未冷凍組

                                                    表2：Day12細胞計數

                   對三組的MSC細胞表面標志物進行的定量檢測，結果發現在多個表面標志物的表達上，三組存在差異。對于MSC陰性指標CD34、CD45，三組均為低表達。在MSC的特異性表達標志物CD73、CD105上，普通降溫組的表達明顯低于未冷凍組和程序降溫儀組，表明普通降溫盒組細胞的生理功能己與未冷凍組發生變化。

表3：間充質干細胞未凍存組、程序降溫儀組和普通降溫盒組表面標志物的檢測情況

注：引用文獻：Sharath Belame;DMSO and Serum free cryopreservation of Wharton’s Jelly Tissue Isolated from human umbilical cord.Journal of cellular biochemistry 117:2397-2412(2016).

4.3 實例三：小腦神經元細胞顆粒細胞的優秀冷凍降溫速率

     對小腦神經元細胞顆粒細胞進行了不同降溫速率下的細胞進行了復蘇后的活性檢測，結果顯示3.1℃/min其優秀的冷凍降溫速率，在降溫速率下，其復活細胞比例優于其他。

圖6：不同降溫速率對小腦神經元顆粒細胞復蘇活率的影響，3.1℃/min是優秀的冷凍降溫速率

      圖6中實體柱降溫終點-48℃，空心柱降溫終點-24℃，在同一降溫速率下，降溫終點-24℃組的細胞活率明顯低于降溫終點-48℃組。在降溫終點-48℃組中，降溫速度為-3.1℃/min下，細胞的冷凍復蘇后的活率高于其他，是優秀的冷凍降溫速率。

5. FAQ 常見問題

5.1 有了普通的降溫盒，為什么還需要使用程序降溫儀？

     依據低溫生物學創始人Mazure的理論，每一種細胞的冷凍復蘇活率與細胞冷凍速率之間呈倒U形曲線，每一種細胞均存有一個優秀的冷凍降溫速率，冷凍速率超過這個優秀降溫速率，容易在細胞形成冰晶，導致細胞損傷。冷凍速率低于這個優秀降溫速率，會導致細胞受到高滲損傷。

 普通降溫盒無法控制盒樣品的降溫速率，也就無法給不同的細胞提供優秀的降溫速率。如需要獲得優秀的細胞冷凍復蘇效果，就需要使用程序降溫儀，其可以按照用戶的設定，讓細胞樣品按設定降溫速率降溫。所以對于降溫速率敏感型的細胞，為獲得優秀的復蘇活率，推薦使用細胞程序降溫儀。部分文獻數據顯示，對于降溫速率敏感型的細胞，使用程序降溫儀后，可以將其細胞凍存細胞復蘇活率提升20-30%，比如誘導多能干細胞、間充質干細胞、NK細胞等。

上圖中，鼠卵細胞優秀降溫速度為1℃/min，淋巴細胞的優秀降溫率為15℃/min，紅細胞的優秀降溫速率為1000℃/min。

注：引用文獻：Mazur,Peter; Freezing of living cells:mechanisms and implication.Am.J.physiol.247:C125-C142,1984

5.2 不同類型的細胞，其優秀的降溫速率是多少？

    不同類型的細胞均有其優秀的降溫速率，其一般在0.5-5℃/min之間，詳見下表。

         表4、不同類型細胞的優秀降溫速率

5.3 普通的降溫盒可以實現1℃/min的降溫速度嗎？

 答案是不可以。如下圖：

  圖中藍色為降溫盒中的溫度（左軸），紅線為降溫的速度（右軸）。從上圖可以看到，隨著降溫盒內溫度的下降，其降溫速率從1℃/min，逐步下降到0.2℃/min，所以降溫盒無法保持近似1℃/min的降溫速度。

 我們從物理原理上來分析原因：根據熱傳導公式

         Q=-λA(?T/?x)；

其中：

 Q:熱流量（單位：W），表示總的熱量傳遞速率，數值越大，升降溫越快。

 負號：表示熱量傳遞的方向與溫度升高的方向相反。

 λ：導熱系數，材料固有屬性，與材料有關。

 A：傳熱面積，面積越大，單位時間傳遞的總熱量越多。

?T：溫度差

?x：傳熱距離

?T/?x：溫度差大，距離越短，傳熱越快。

 從上述公式，可以看到在現實場景中，?T是影響降溫速率的主要因素。當程序降溫盒放入-80冰箱后，冰存管與外界的溫差會呈現一個由高到低的過程，所以冰存管必然會呈現一個由高到低的降溫速率，也無法實現各廠家宣稱的近似1℃/min的降溫速率。

5.4 程序降溫儀的降溫方式有那幾種？不同降溫方式優劣勢的比較？

  程序降溫儀的降溫方式主要是兩種，

一種是液氮法：

  其原理是將液氮噴射封閉腔體內，液氮吸收熱量氣化后，實現空腔內溫度的降低；通過控制液氮的噴射量，來實現降溫速度的控制。

第二種是免液氮法：

  其原理是使用深冷型制冷機（常見為的斯特林制冷機），實現低溫制冷，低溫可達-100℃以下。由于通過電控制制冷機的功率大小來控制程序降溫儀的降溫速率，其控溫精度要遠大于液氮法制冷。

           表5：液氮法和免液氮法優劣勢比較    

從上表中，我們可以看到，由于液氮法使用液氮噴射汽化制冷，可以在較短時間內獲得大量冷量，相比免液氮法其可以獲得很高的降溫速率和較大的樣本量，更適合工業化的大生產使用。免液氮法則由于使用電制冷，不消耗液氮，使用成本低；另一面其采用電控制，降溫速度控制精度更高，批內樣品降溫速率差異性更小，更適合科研用戶或工業用戶的研發和小試階段。

5.5 為什么智矩未來細胞程序降溫儀的批品樣品降溫速率差異性要小于液氮法程序降溫儀？

 液氮法程序降溫儀通過降低空腔內空氣的溫度，再降低細胞樣品的溫度，容易出現空腔內溫度分布不均，且始終存在波動。另一方面由于空氣存在導熱速度慢，且比熱容小，進一步導致了設備空腔內溫度分布的不均勻，溫度分布的不均勻導致設備空腔內樣品降溫速率差異性增大，最終影響樣本冷凍復蘇后的批內差異性。

  智矩未來采用金屬底座直接導熱細胞凍存樣品管，金屬導熱速度快，導熱均勻，另一面由于金屬比熱容大，溫度波動小，進一步導致了金屬底座中細胞樣品降溫速率的一致性好，差異性小。最終保證了樣品冷凍復蘇后的批內差異性要小于液氮法程序降溫儀。

5.6有那些因素會影響細胞凍存復蘇后的活率。

  有多種因素會影響細胞凍存復蘇后的活率，主要有以下4種：

 （1）細胞的生長狀態和細胞密度：一般要求凍存前細胞處于對數生長期，凍存細胞的密度在10⁶-10⁷細胞/ml；

 （2）細胞凍存保護液：常用的細胞凍存保護液是DMSO，一般使用濃度在5-10%之間，但DMSO對細胞有一定的毒性。可以聯合或單獨使用白蛋白、血清等非化學類的凍存保護液，或者使用商售的凍存保護液。

 （3）凍存過程中的降溫速率：通常細胞冷凍采用慢速降溫法，一般細胞凍存的優秀降溫速度為0.5-5℃/min。普通降溫盒無法實現穩定的降溫速度控制，建議使用程序降溫儀進行降溫速度控制，以獲得優秀的細胞凍存復蘇后的活率。

 （4）細胞復蘇升溫方式：通常細胞的復蘇采用快速復溫，一般采用37℃水浴，如對復蘇有更高要求可以采用細胞復蘇儀。

5.7 如何解決細胞冷凍復蘇后，細胞復蘇活率批內差異大的問題？

  在液氮法的程序降溫儀中容易出細胞復活率批內差異大的問題，主要是由于液氮法采用空氣導熱，其導熱率低、比熱容小，導致出現細胞各處降溫速率差異大，且波動，最終導致細胞復蘇活率批內差異大。

  解決程序降溫儀細胞復蘇活率批內差異大的優秀辦法是選用金屬底座導熱，其導熱率高，比熱容大，實現各處均一速度降溫，保證了細胞復蘇活率批內差異小。

  如果對細胞復蘇活的批內差異有較高要求，可以選擇免液氮法細胞程序降溫儀。目前市售的免液氮法細胞程序降溫儀大多采用金屬底座對凍存樣品降溫，批內樣品細胞復蘇活率差異小。智矩未來的細胞程序降溫儀，采用鋁合金底座，細胞復蘇活率批內差異性小于5%。

6、關于我們

上海智矩未來生命科技有限責任公司是一家專業的生命科學儀器的研發、生產和銷售公司。公司團隊成員在生命科學儀器領域擁有超過20年以上的工作經驗，致于為客戶提供更好使用體驗的生命科學儀器。

 公司的主要產品有遠程溫度監控儀、細胞程序降溫儀、LNP納米脂質顆粒制備儀、類器官點膠儀、全自動滲透壓檢測系統、芯片電泳儀、數字ELISA等。