轉化細胞冷凍保護劑是指可以保護細胞免受冷凍損傷的物質。冷凍保護劑常常配制成一定的溶液。一般來講，只有紅細胞、大多數微生物和極少數有核的哺乳動物細胞懸浮在不加冷凍保護劑的水或簡單的鹽溶液中，并以zui適的冷凍速率冷凍，可以獲得活的凍存物。
但對于大多數有核哺乳動物細胞來說，在不加冷凍保護劑的情況下，無zui適冷凍速率可言，也不能獲得活的冷凍物。例如將小鼠骨髓細胞懸浮在不加冷凍保護劑的平衡鹽溶液中，并以0.3～600℃/min 的冷凍速率降溫冷凍，98% 以上的細胞會死亡；而加入甘油冷凍保護劑進行冷凍保存時，98% 以上的細胞都可存活。
冷凍保護劑可分為滲透性和非滲透性兩類。
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滲透性冷凍保護劑
滲透性冷凍保護劑可以滲透到細胞內，一般是一些小分子物質，主要包括甘油、DMSO、乙二醇、丙二醇、乙酰胺、甲醇等。其保護機制是在轉化細胞冷凍懸液*凝固之前，滲透到細胞內，在細胞內外產生一定的摩爾濃度，降低細胞內外未結冰溶液中電解質的濃度，從而保護細胞免受高濃度電解質的損傷，同時，細胞內水分也不會過分外滲，避免了細胞過分脫水皺縮。
甘油和DMSO并不防止細胞內結冰，在使用該類冷凍保護劑時，需要一定的時間進行預冷，讓甘油或DMSO等成分滲透到細胞內，在細胞內外達到平衡以起到充分的保護作用。
目前DMSO的應用比甘油更為廣泛，但要注意的是，DMSO在常溫下對細胞的毒性作用較大，而在4℃時，其毒性作用大大減弱，且仍能以較快的速度滲透到細胞內。所以，凍存時DMSO平衡多在4℃下進行，一般需要40～60分鐘。
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非滲透性冷凍保護劑
非滲透性冷凍保護劑不能滲透到細胞內，一般是些大分子物質，主要包括聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、蔗糖、聚乙二醇、葡聚糖、白蛋白以及羥乙基淀粉等。其保護機制的假說很多，其中有一種可能是，聚乙烯吡咯烷酮等大分子物質可以優先同溶液中水分子結合，降低溶液中自由水的含量，使冰點降低，減少冰晶的形成；同時，由于其分子量大，使溶液中電解質濃度降低，從而減輕溶質損傷。
結語
不同的冷凍保護劑有不同的優、缺點。目前一般多采用聯合使用兩種以上冷凍保護劑組成保護液。由于許多冷凍保護劑（如 DMSO）在低溫下能保護轉化細胞，但在常溫下卻對細胞有害，故在細胞復溫后應及時洗滌冷凍保護劑。