低温保存过程中,细胞外溶液的相变以及因此而引起的细胞内水分结晶,是造成被保存细胞受到损伤的重要原因.作为细胞所处的外环境,细胞外溶液在降温过程中温度、浓度的变化规律是影响细胞反应的一个决定性因素.该文采用Wollaston棱镜剪切干涉法,并与半导体制冷单元相结合,发展了一套实时观测低温保护剂溶液降温结晶过程的实验系统.并以KCL稀溶液作为模型溶液做了实验观测.从实验记录中,可以直接得到降温过程中相界面的产生和移动过程;并且可通过干涉条纹分析进一步研究结晶过程中溶液的温度场和浓度场.以此实验系统为基础,可分别研究降温速率和CPA初始浓度等条件对结晶过程的影响,为对此问题的进一步研究提供了可行的实验装置和实验基础.为进一步研究低温保护剂溶液降温结晶/复温再结晶的预防机理,作者从另一个角度,以分形理论为基础对降温过程中冰晶的成核和生长过程进行了研究.该文利用Matlab分析软件,对低温保护剂溶液降温结晶过程中冰晶的成核和生长过程的图象进行了数字处理.在异相成核结晶过程中,冰晶形态将会经历圆形、多边形、树枝状生长三个阶段.而且随着降温速率加快,冰晶的生长速度也越快.数字分析的结果表明,冰晶的树枝状生长过程具有分形特征,其轮廓线出现精细结构,且生长过程具有自相似性.这个结果表明,作者可以用分形理论作为框架,通过观测结晶过程中的形态结构变化,来研究溶液粘度、水分子扩散能力以及结晶能力随着降温速率、低温保护剂种类和浓度等外界条件的变化规律.该文采用实验与理论分析相结合的方式,对低温保存降温过程中的结晶问题进行了初步研究,这对于研究低温保护剂溶液降温结晶和复温再结晶的预防措施具有重要的意义.