冷冻保存在组织工程和细胞生物学中具有广泛的应用,对保存活细胞以备将来使用至关重要。在冷冻保存过程中,使用冷冻保扩剂(CPAs)抑制细胞胞内冰的形成对于细胞存活至关重要。但是,CPA的添加和去除以及复温过程中的重结晶容易对细胞造成致命性损伤。常规的CPAs添加和去除技术非常耗时容易对细胞产生渗透冲击从而引起机械损伤。而使用常规的水浴方法加热复温,很容易引起重结晶和反玻璃化。为了克服这些问题,本文提出了一种结合控制释放添加保护剂和近红外(NIR)激光加热复温的保存新方法。成功生成负载CPAs(2 M EG,2 M PG和0.5 M海藻糖)和氧化石墨烯(G0,0.04%,w/v)的海藻酸钠水凝胶微胶囊,并利用NIR激光辐照(808 nm和 5000 mW/cm2)实现CPAs控制释放逐步添加到人脐静脉内皮细胞(HUVEC)样品中。该负载CPAs和G0的海藻酸钠水凝胶微胶囊在NIR激光照射下在60秒内从1.5%(w/v)海藻酸钠中有效释放出来。在复温过程中,使用相同的NIR激光辐照8-10 s冷冻细胞样品进行解冻。实验结果表明,与常规方法相比,该CPAs添加技术对人脐静脉内皮细胞(HUVECs)的损伤更小,将HUVECs的存活率提高了25%。这是因为CPA控制释放加载到细胞中减缓了细胞体积的变化,从而降低了 CPAs的渗透损失,而光热复温有效地降低了重结晶和反玻璃化。这项研究提出了一种新的方法,该方法可以通过光热诱导的细胞冷冻保存策略实现对细胞的受控CPAs负载。