本文针对低温保护剂的去除过程,从若干方向上进行了相关研究。本文首先简述了低温保存技术的若干关键问题,介绍了低温保存技术中的常用方法与材料,以及细胞低温损伤的分子生物学机制,并给出了一些常用的低温保护剂及其应用。本文中基于离散化的传质模型,提出了对稀释一过滤型低温保护剂去除系统的理论优化来进一步减少细胞损伤与去除时间。该方法中稀释液流速通过程序控制,使得每个循环周期中的低温保护剂去除量达到最大,同时将细胞体积膨胀一直控制在容许限度以内。结果表明优化的稀释液流速可以有效地缩短低温保护剂去除时间,与固定的稀释液流速相比减少了超过50%。该方法在血液流速较低、稀释区域体积较大、低温保护剂初始浓度较高、或细胞体积膨胀的容许限度较低时表现尤为突出。这种方法很好的解决了稀释一过滤系统中保证细胞回收率同时又尽量减少低温保护剂去除时间的要求,在实际临床应用中非常适合于冻存血液的快速输血准备。在低温保护剂的去除过程中,理论上完全避免细胞渗透性损伤的最优化操作条件,是基于细胞参数均一化的假设而得出。然而,由于细胞多分散性,该条件一般难以达到。本文中基于离散化传质模型,通过引入三个随机细胞参数,统计分析了多分散性对细胞回收率的影响。结果表明,细胞多分散性的存在导致实际的细胞回收率与理想值发生了偏离。这些偏离随着细胞参数标准差的增大而进一步增大,同时还受到低温保护剂初始浓度的影响。考虑到细胞多分散性,在均匀分布下得到的最优化血液或稀释液流速需要进一步完善。实际应用中,则需要采用更保守的血液或稀释液流速来进一步减小细胞的渗透性损伤。本文同时研究了基于微流控技术的低温保护剂去除方法,设计并实现了一种基于微流控技术的低温保护剂去除芯片,可以连续地进行低温保护剂的去除,同时评估了一些去除过程中对效率造成影响的因素,并通过实验加以验证。结果表明这种低温保护剂去除芯片可以对一定量的细胞实现低温保护剂去除的效果。由于微流控芯片的流速限制,该方法比较适合于少量而珍贵的样本。同时,本文在结果中分析了微流控方法中对去除效率及细胞存活率的影响因素,可以为低温保护剂去除芯片或其他类型的混合一分离结构微流控芯片提供一定的参考价值。