随着全球变暖，高寒地区禾本科植物种子在生长季节中暴露于极端的日夜温度变化，因此了解它们的抗冻机制对保护高寒草甸生态系统具有重要意义。李佳晋博士通过超微结构分析和热学分析，揭示高寒地区禾本科植物种子在不同冷却速率下的低温存活机制。成果发表于生物学领域TOP期刊Plant Diversity(未见刊，中科院一区，JCR:Q1)，这项工作为禾本科植物及其他物种的种子保护提供理论依据。图1.三种禾本科植物（达乌里胡枝子、高羊茅和多年生黑麦草）种子的超微结构冷冻消融是一种通过低温破坏癌组织的技术，然而肿瘤边缘的冷冻不完全是其主要挑战之一。陈目博士主要在肝癌细胞（HepG2细胞）中结合KCl溶液和冷冻消融（Cryoablation）技术来增强细胞凋亡和坏死的效果。成果发表于生物工程领域TOP期刊Annals of Biomedical Engineering（M Chen，W Liu，B Liu.Cryoablation with KCl Solution Enhances Necrosis and Apoptosis of HepG2 Liver Cancer Cells.Annals of B

冷冻保存的睾丸组织可以在体外培养以产生精子，用于青春期前男孩癌症患者和成年不育男性患者的生育力恢复。目前睾丸组织的低温保存方法仍不理想，冷冻保存的睾丸组织可能发生纤维化或者无法完成精子发生。睾丸类器官作为一种新型研究工具，在保持和恢复男性不育方面显示出巨大的潜力。但是，针对睾丸类器官的低温保存研究更是稀缺，不当的冻存方法可能导致类器官特性的丧失，无法满足实际需求。2021级博士生谭佳（导师：周新丽教授）对小鼠睾丸组织和类器官的体外培养和低温保存进行了系统研究。 （1）高效体外睾丸组织培养策略的探索与应用体外睾丸组织培养是研究精子发生和治疗男性不育症的重要方法。通过将不同光交联水凝胶运用到睾丸组织的体外培养，包括GelMA、AlgMA、DexMA，以优化睾丸组织的体外培养系统。AlgMA水凝胶培养的睾丸组织在第32天展现出最高的生精小管完整性率、精母细胞密度和SOX9阳性生精小管比例，而DexMA水凝胶则在培养后期促进了较高的睾酮产生。相关研究成果发表在化学领域传统TOP期刊INTERNATIONAL JOURNAL OF BIOLOGICAL MACROMOLECULES（Tan J,

2021级硕士生何伟通过模仿自然界中耐冻生物的耐寒机制，开发了一种天然的生物相容性渗透型保护剂，实现不同细胞绿色高效的低温保存。与传统保护剂二甲基亚砜相比，毒性更低且设计性更强。成果发表于化学领域传统TOP期刊LANGMUIR（He Wei, Xu Yi*.Optimization of Deep Eutectic Solvents Enables Green and Efficient Cryopreservation[J]. Langmuir, 2024, 40(1): 624-637. 中科院二区，JCR: Q2）。这项工作介绍了低共熔溶剂（DES）作为新型CPA在细胞保存上的优异性能，为开发绿色高效的CPA提供了新的思路。图1 用于低温保存的低共熔溶剂玻璃化技术因其在血管冷冻保存中的应用而著名，这为解决心血管疾病治疗中血管移植物供需不平衡问题提供了一种解决途径。2021级硕士研究生左敬龙和2019级硕士研究生曹梦园改进了血管玻璃化保存方案，试图解决血管移植物供需不平衡的问题。通过调整脐动脉玻璃化降温过程中的退火方案，包括温度和持续时间，以提高玻璃化过程的成功率，并改进金属薄膜射

混合工质低温制冷技术因循环效率高、节能环保等优势，在低温保存、食品冷冻冷藏等领域具有重要应用前景。秦延斌针对多组新型混合工质基础热物性及系统循环特性开展了系列理论及实验研究，相关成果发表于Energy Conversion and Management、Energy、International Journal of Refrigeration等热力学领域权威期刊。图1 强非共沸混合工质三维及三元相平衡图 图2 双混合工质超低温制冷循环降温特性曲线[1]Qin Y, Li N, Zhang H, Liu B. Study on the performance of an energy-efficient three-stage auto-cascade refrigeration system enhanced with a pressure regulator. Energy 2022;258:124872.[2]Qin Y, Li N, Zhang H, Jin B, Liu B. Experimental characterization of an innovat

壳斗科植物在全球广泛分布，是组成常绿阔叶林或针阔混交林中的主要树种。锥属Castanopsis作为壳斗科中第二大属，由于其分布仅限于亚洲国家，使得种质资源获取途径有限，并未得到深入的研究。2020级博士生李佳晋以C.chinensis、C.purpurella和C.sclerophylla种子为例，研究其休眠、萌发、干燥和形态学特性。研究证实，3种锥属种子均有干燥敏感性，首次在壳斗科种子中发现生理休眠和上胚轴休眠的共存，休眠与胚轴的位置有关。相关研究成果发表在农林科学领域重要期刊Forests（中科院二区，JCR: Q1）（Li J, Jaganathan GK, Kang H, Liu B. The Co-Occurrence of Physiological and Epicotyl Physiological Dormancy in Three Desiccation-Sensitive Castanopsis(Fagaceae) Acorns from China with Specific Reference to the Embryonic Axis Position. F

我院生物系统热科学团队博士生在领域内高水平期刊发表系列成果

我院生物系统热科学团队研究生在复杂组织器官低温保存及热控制方面发表系列成果复杂组织器官材料能否成功实现长期低温保存和冷冻干燥保存，是一个极具挑战的热质传递并耦合生物学效应的复杂科学问题，对其进行深入探索和解析对于复杂组织器官的临床应用或相关产品开发是至关重要的。近期，生物系统热科学团队的研究生围绕该问题发表了系列成果。柳珂（2017级博士）和占太杰（2018级博士）围绕大鼠肾脏器官玻璃化保存及磁热复温效果进行了系统深入的探索，通过对器官进行保护剂配方、灌注程序、低温冷冻以及磁纳米复温工艺的优化，获得了良好的肾器官血管网络结构保护。该成果发表在美国化学学会重要期刊ACS Applied Nano Materials（Taijie Zhan, Ke Liu, Jiamin Yang, Hangyu Dang, Liang Chen, Yi Xu*. 2021. Fe3O4Nanoparticles with Carboxylic Acid Functionality for Improving the Structural Integrity of Whole Vitrified Rat