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1962 年，“人体冷冻技术之父”Robert Ettinger 在其著作《永生的前景》中，提出了冷冻整个人体的方法。并在美国和其它国家掀起了人体冷冻运动，随之诸如纽约冷冻技术协会、加州人体冷冻协会等冷冻机构成立。  华盛顿大学的低温生物医学工程与人工器官中心成立于 2004 年，由高大勇带领至今。课题组的工作主要集中在：首先，研究生物热质转移（在宏观和微观尺度上）及其在低温下对活细胞和组织的冷冻损伤和冷冻保护的主要控制机制；其次，开发用于再生医学、组织工程、细胞和基因治疗、器官移植、疫苗/药物开发、疾病筛查、体外受精和濒危物种保护的活细胞和组织长期冷冻保存的创新技术和仪器；通过基础研究和华盛顿大学医学中心的临床试验，开发治疗终末期多器官衰竭疾病的新型人工器官系统。此外，团队还开发用于临床诊断的生物仪器和微型传感器。 玻璃化仍面临两大挑战人体冷冻技术及相关过程，生辉在此前文章中已细述（-196°C 休眠百年，深度揭秘“人体冷冻术”）。目前，有数百受试者被冷冻保存在液氮罐中，但暂无复温方法可以确保他们在解冻后存活。在冷冻过程中，以下问题仍是挑战： 冷却和玻璃化：有许多方法可以进行玻璃化，从使用惰性气体快速冷却和干燥到使用各种浓度的 CPA（冷冻保护剂）。如果没有最佳方案，这些方法中的每一种都可能导致冰晶损坏。 最佳的冷冻和解冻速率依据细胞类型不同而不同。然而，整个器官、胚胎或组织具有不同的细胞类型，如何确保表面冷却与内部冷却相同至关重要。 因此，冷冻保存的新希望就是所谓的玻璃化。它实际上根本没有结冰，因为没有冰晶形成。相反，水分子只是在无序、无定形状态下变成固体。 玻璃化的关键是消除了冰晶引起的损伤。因此，对于较大的组织、器官和生殖样本，如胚胎和卵子，玻璃化冷冻是最有前途的冷冻保存方法。 尽管取得了一些成功，玻璃化仍面临两大挑战。要使其发挥作用，需要超高冷却速率，这对于大型样品来说基本上不可能，或者需要非常高浓度的 CPA 以使样品变得粘稠并防止冰晶形成。但是高浓度 CPA 会对细胞产生毒性。 选择正确的 CPA 以及添加和去除它们的方式：甘油、二甲亚砜和其它 CPA 在某些高浓度下可能对生物体有毒，因此需要优化 CPA 混合物的配方。 储存：如果人体需要在不改变大气或温度的情况下储存几十年甚至几个世纪，就需要建立非常安全和稳定的储存设施。 复温：一旦身体被复温，冰的再结晶就会发生，对身体造成无法弥补的伤害。如果复温后身体不能恢复其生命功能，整个冷冻保存过程就会失败。 如果冷却和复温过程没有得到充分优化，就会形成冰晶，有机体将经历类似于“冷冻烧伤”的过程。冰会因细胞快速破裂而导致组织和器官损伤。快速均匀复温对于防止细胞和组织在解冻过程中内外致命的冰再结晶是不可或缺的。 已开发 SMER 复温技术实现快速均匀加热冷冻保存的另一关键问题是复温的过程，如果身体不能快速或均匀地升温，冰晶就会形成，并对组织和器官造成损害。如何将生物材料从深低温重新加热到体温，同时保持其生存能力和生物功能至关重要。 高大勇介绍，团队的优势在于开发了单模电磁共振（SMER）复温技术。“当时没有其他人使用这项技术。它使团队能够快速均匀地复温样品，对整个过程有更多的控制。”此外，团队还开发了一个嵌入式控制系统来监控系统中发生的事情。 具体来说，团队开发的单模电磁共振复温是一种基于麦克斯韦理论的介电加热方法，通过将非导电样品置于高频电磁场中来提高其温度。将样品放入带有感应线圈的谐振腔中，通过振荡的电场产生电磁波。这种方法的主要优点是可以在很短的时间内实现非常快速和均匀的加热。 与其他使用多模电磁波（就像家用传统微波炉中使用的电磁波）进行复温的小组不同，高大勇的小组使用自动单模电磁波。这使他们能够自动化特定频率的波，并在整个复温过程中保持稳定。 1998 年，高大勇就在肯塔基大学开始研究快速均匀复温的单模电磁共振（SMER）技术，并开发了一种新颖的电磁共振腔，以产生驻波，然后在很短的时间内产生非常强的电场。电场中的能量被冷冻保存的生物材料吸收并转化为热量（热能）。团队充分利用了生物系统中无处不在的偶极分子——水，这种分子可以旋转，在不断变化的电场下通过摩擦产生热量，很容易被加热。 为了保证加热过程中的电磁共振状态，团队开发了一个开创性的控制系统，确保加热过程始终处于电磁共振状态，并且可以将最高的电能转化为热量。 如何保证冷冻生物材料中的不同部分吸收等量的热量均匀升温？  未来两年或实现器官冷冻保存产业化屈指可数 |
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