การแช่แข็งเพื่อเก็บรักษาหรือการเก็บรักษาด้วยความเย็นคือกระบวนการที่วัสดุชีวภาพ— เซลล์เนื้อเยื่อหรืออวัยวะ —ถูกแช่แข็งเพื่อรักษาวัสดุนั้นไว้เป็นระยะเวลานาน^{[ 1 ]}ที่อุณหภูมิต่ำ (โดยทั่วไปคือ −80 °C (−112 °F) หรือ −196 °C (−321 °F) โดยใช้ไนโตรเจนเหลว ) การเผาผลาญ ของ เซลล์ใดๆที่อาจทำให้เกิดความเสียหายต่อวัสดุชีวภาพนั้นจะหยุดลงอย่างมีประสิทธิภาพ การแช่แข็งเพื่อเก็บรักษาเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการขนส่งตัวอย่างชีวภาพในระยะทางไกล เก็บรักษาตัวอย่างไว้เป็นระยะเวลานาน และสร้างคลังตัวอย่างสำหรับผู้ใช้

วัสดุพืชที่ได้รับการเก็บรักษาไว้ด้วยวิธีแช่แข็งสามารถคงสภาพมีชีวิตอยู่ได้นานหลายศตวรรษในทางทฤษฎี จากนั้นจึงนำออกและงอกใหม่เป็นพืชที่แข็งแรงอย่างเหมาะสม ส่งผลให้การแช่แข็งพิสูจน์แล้วว่าเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการอนุรักษ์พืชที่มีองค์ประกอบทางพันธุกรรมที่เป็นเอกลักษณ์และบางสายพันธุ์ที่ผลิตเมล็ดที่ยากต่อการเก็บรักษา^{[ 2 ]}

โมเลกุลที่เรียกว่าสารป้องกันการแข็งตัว (CPAs) จะถูกเติมเข้าไปเพื่อลดการช็อกออสโมติกและความเครียดทางกายภาพที่เซลล์ต้องเผชิญในกระบวนการแช่แข็ง^{[ 3 ]}สารป้องกันการแข็งตัวบางชนิดที่ใช้ในการวิจัยได้รับแรงบันดาลใจจากพืชและสัตว์ในธรรมชาติที่มีความทนทานต่อความเย็นเป็นพิเศษเพื่อเอาชีวิตรอดในฤดูหนาวที่รุนแรง ได้แก่ ต้นไม้^{[ 4 ] [ 5 ]}กบไม้^{[ 6 ]}และทาร์ดิเกรด^{[ 7 ]}

ศพมนุษย์แรกที่ถูกเก็บ รักษาด้วย การแช่แข็งโดยหวังว่าความก้าวหน้าทางการแพทย์ในอนาคตจะทำให้ สามารถ ฟื้นคืนชีพได้คือศพของเจมส์ เบดฟอร์ดไม่กี่ชั่วโมงหลังจากที่เขาเสียชีวิตด้วยโรคมะเร็งในปี 1967 ^{[ 8 ]}การปฏิบัตินี้เรียกว่าไครโอนิกส์

ทาร์ดิเกรดสัตว์ขนาดเล็กที่บางครั้งเรียกว่าหมีน้ำ สามารถอยู่รอดได้ในสภาวะเยือกแข็งโดยการแทนที่น้ำภายในส่วนใหญ่ด้วยน้ำตาลที่เรียกว่าเทรฮาโลสซึ่งจะช่วยป้องกันไม่ให้น้ำตกผลึกซึ่งจะทำลายเยื่อหุ้มเซลล์สารละลายผสมสามารถให้ผลคล้ายกันได้ อย่างไรก็ตาม สารละลายบางชนิด รวมถึงเกลือ มีข้อเสียคืออาจเป็นพิษหากมีความเข้มข้นสูง กบไม้ก็สามารถทนต่อการแข็งตัวของเลือดและเนื้อเยื่ออื่นๆ ได้เช่นกัน ยูเรียจะสะสมอยู่ในเนื้อเยื่อเพื่อเตรียมพร้อมสำหรับการจำศีลในฤดูหนาว และไกลโคเจนในตับจะถูกเปลี่ยนเป็นกลูโคสในปริมาณมากเพื่อตอบสนองต่อการก่อตัวของน้ำแข็งภายใน ทั้งยูเรียและกลูโคสทำหน้าที่เป็น " สารป้องกันการแข็งตัว " เพื่อจำกัดปริมาณน้ำแข็งที่ก่อตัวและลด การหดตัวของเซลล์เนื่องจากแรง ดันออสโมซิสกบสามารถอยู่รอดได้ในสภาวะเยือกแข็ง/ละลายหลายครั้งในช่วงฤดูหนาว หากน้ำในร่างกายทั้งหมดไม่เกินประมาณ 65% แข็งตัว งานวิจัยที่สำรวจปรากฏการณ์ "กบแข็งตัว" ส่วนใหญ่ดำเนินการโดย ดร. เคนเนธ บี. สโตร์รีนัก วิจัยชาวแคนาดา

ความทนทานต่อการแช่แข็งซึ่งสิ่งมีชีวิตสามารถอยู่รอดในฤดูหนาวได้โดยการแข็งตัวเป็นของแข็งและหยุดการทำงานของสิ่งมีชีวิตนั้น เป็นที่รู้จักในสัตว์มีกระดูกสันหลังเพียงไม่กี่ชนิด ได้แก่ กบ 5 ชนิด ( Rana sylvatica , Pseudacris triseriata , Hyla crucifer , Hyla versicolor , Hyla chrysoscelis ), ซาลาแมนเดอร์ 1 ชนิด ( Salamandrella keyserlingii ), งู 1 ชนิด ( Thamnophis sirtalis ) และเต่า 3 ชนิด ( Chrysemys picta , Terrapene carolina , Terrapene ornata ) ^{[ 9 ]}เต่าสแนปปิ้งChelydra serpentinaและกิ้งก่าผนังPodarcis muralisก็สามารถอยู่รอดได้จากการแช่แข็งในระดับปกติ แต่ยังไม่ได้รับการพิสูจน์ว่าเป็นกลไกการปรับตัวเพื่อการอยู่รอดในฤดูหนาว ในกรณีของRana sylvaticaสารกันการแข็งตัวชนิดหนึ่งคือกลูโคสธรรมดา ซึ่งมีความเข้มข้นเพิ่มขึ้นประมาณ 19 มิลลิโมล/ลิตร เมื่อกบถูกทำให้เย็นลงอย่างช้าๆ^{[ 9 ]}

เจมส์ โลฟล็อกเป็นนักทฤษฎีคนแรกๆ ของการแช่แข็งในปี 1953 เขาเสนอว่าความเสียหายต่อเซลล์เม็ดเลือดแดงระหว่างการแช่แข็งเกิดจากความเครียดออสโมติก^{[ 10 ]}และการเพิ่มความเข้มข้นของเกลือในเซลล์ที่กำลังขาดน้ำอาจทำให้เกิดความเสียหายได้^{[ 11 ] [ 12 ]}ในช่วงกลางทศวรรษ 1950 เขาทดลองเกี่ยวกับการแช่แข็งสัตว์ฟันแทะ โดยพบว่าหนูแฮมสเตอร์สามารถแช่แข็งได้โดยที่น้ำในสมอง 60% ตกผลึกเป็นน้ำแข็งโดยไม่มีผลเสียใดๆ อวัยวะอื่นๆ พบว่ามีความเสี่ยงต่อความเสียหาย^{[ 13 ]}

การแช่แข็งถูกนำมาใช้กับวัสดุของมนุษย์ตั้งแต่ปี 1954 โดยมีการตั้งครรภ์ 3 ครั้งที่เกิดจากการผสมเทียมด้วยอสุจิที่แช่แข็งไว้ก่อนหน้านี้^{[ 14 ]}อสุจิของไก่ถูกแช่แข็งในปี 1957 โดยทีมนักวิทยาศาสตร์ในสหราชอาณาจักรที่นำโดยคริสโตเฟอร์ โพลจ์ [ ^{15 ] ใน} ปี 1963 ปีเตอร์ มาซูร์ ที่ห้องปฏิบัติการแห่งชาติโอ๊คริดจ์ในสหรัฐอเมริกา ได้แสดงให้เห็นว่าการแช่แข็งภายในเซลล์ที่เป็นอันตรายสามารถหลีกเลี่ยงได้หากการทำความเย็นช้าพอที่จะทำให้น้ำออกจากเซลล์ได้เพียงพอในระหว่างการแช่แข็งของของเหลวภายนอกเซลล์อย่างต่อเนื่อง อัตราดังกล่าวแตกต่างกันไปตามขนาดและความสามารถในการซึมผ่านของน้ำของเซลล์: อัตราการทำความเย็นทั่วไปประมาณ 1 °C/นาที เหมาะสำหรับเซลล์สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมหลายชนิดหลังจากได้รับการบำบัดด้วยสารป้องกันการแช่แข็ง เช่น กลีเซอรอลหรือไดเมทิลซัลฟอกไซด์ แต่อัตรานี้ไม่ใช่ค่าที่เหมาะสมที่สุดสำหรับทุกกรณี^{[ 16 ]}

เมื่อวันที่ 22 เมษายน พ.ศ. 2509 ศพมนุษย์ศพแรกถูกแช่แข็ง—ซึ่งได้รับการดองไว้เป็นเวลาสองเดือน—โดยการนำไปแช่ในไนโตรเจนเหลวและเก็บไว้ที่อุณหภูมิสูงกว่าจุดเยือกแข็งเล็กน้อย ศพนั้นเป็นของหญิงชราคนหนึ่งจากลอสแอนเจลิส ซึ่งไม่ทราบชื่อ และในไม่ช้าญาติๆ ก็ได้นำศพนั้นมาละลายน้ำแข็งและฝัง ศพมนุษย์ศพแรกที่ถูกแช่แข็งด้วยความหวังที่จะฟื้นคืนชีพในอนาคตคือศพ ของ เจมส์ เบดฟอร์ดไม่กี่ชั่วโมงหลังจากที่เขาเสียชีวิตด้วยโรคมะเร็งในปี พ.ศ. 2510 ^{[ 8 ]} ศพของเบดฟอร์ดเป็นศพ ไครโอนิกส์ เพียงศพ เดียวที่ถูกแช่แข็งก่อนปี พ.ศ. 2517 และยังคงถูกแช่แข็งอยู่ในปัจจุบัน^{[ 17 ]}

ปรากฏการณ์ที่อาจทำให้เซลล์เสียหายระหว่างการเก็บรักษาด้วยความเย็นส่วนใหญ่เกิดขึ้นในขั้นตอนการแช่แข็ง และรวมถึงผลกระทบจากสารละลาย การก่อตัวของน้ำแข็ง นอกเซลล์การขาดน้ำ และ การก่อตัวของน้ำแข็ง ภายในเซลล์ผลกระทบเหล่านี้หลายอย่างสามารถลดลงได้โดยสารป้องกันการแช่แข็ง เมื่อวัสดุที่เก็บรักษาไว้แข็งตัวแล้ว ก็จะค่อนข้างปลอดภัยจากความเสียหายเพิ่มเติม^{[ 18 ]}

ผลของสารละลาย

เมื่อผลึกน้ำแข็งเติบโตในน้ำที่กำลังแข็งตัว สารละลายต่างๆ จะถูกขับออกไป ทำให้ความเข้มข้นของ สารละลายเหล่านั้นเพิ่มขึ้นในน้ำที่เหลืออยู่ ความเข้มข้นสูงของสารละลายบางชนิดอาจก่อให้เกิดอันตรายอย่างมาก

การก่อตัวของน้ำแข็งนอกเซลล์

เมื่อเนื้อเยื่อเย็นลงอย่างช้าๆ น้ำจะเคลื่อนตัวออกจากเซลล์และ เกิดเป็น น้ำแข็งในช่องว่างนอกเซลล์ น้ำแข็งนอกเซลล์ที่มากเกินไปอาจทำให้เยื่อหุ้มเซลล์เสียหายจากการบีบอัดได้

ภาวะขาดน้ำ

การเคลื่อนตัวของน้ำซึ่งก่อให้เกิดการก่อตัวของน้ำแข็งนอกเซลล์ อาจทำให้เซลล์ขาดน้ำได้ ความเครียดที่เกิดขึ้นกับเซลล์อาจก่อให้เกิดความเสียหายโดยตรงได้

การก่อตัวของน้ำแข็งภายในเซลล์

แม้ว่าสิ่งมีชีวิตและเนื้อเยื่อ บางชนิด จะสามารถทนต่อปริมาณน้ำแข็งภายนอกเซลล์ได้บ้าง แต่น้ำแข็งภายในเซลล์ในปริมาณมากมักเป็นอันตรายถึงชีวิตต่อเซลล์เกือบทุกกรณี

เทคนิคหลักในการป้องกันความเสียหายจากการแช่แข็งคือการผสมผสานระหว่างการแช่แข็งแบบควบคุมอัตราและช้า ซึ่ง เป็นที่ยอมรับกันดี และกระบวนการแช่แข็งแบบฉับพลันที่ใหม่กว่าที่เรียกว่าการทำให้เป็นแก้ว (vitrification )

การแช่แข็งแบบควบคุมอัตราและช้าหรือที่เรียกว่า การแช่แข็งแบบตั้งโปรแกรมช้า ⁽ SPF) [ ^{19 ]}เป็นเทคนิคที่เซลล์จะถูกทำให้เย็นลงจนถึงประมาณ -196 °C ในช่วงเวลาหลายชั่วโมง

การแช่แข็งแบบตั้งโปรแกรมได้ช้าๆ ได้รับการพัฒนาในช่วงต้นทศวรรษ 1970 และในที่สุดก็ส่งผลให้ เกิดการ คลอดตัว อ่อนแช่แข็งของมนุษย์ครั้งแรก ในปี 1984 นับตั้งแต่นั้นมา เครื่องจักรที่แช่แข็งตัวอย่างทางชีวภาพโดยใช้ลำดับที่ตั้งโปรแกรมได้ หรืออัตราที่ควบคุมได้ ได้ถูกนำมาใช้ในชีววิทยาของมนุษย์ สัตว์ และเซลล์—การ "แช่แข็ง" ตัวอย่างเพื่อรักษาสภาพให้ดียิ่งขึ้นสำหรับการละลายในภายหลัง ก่อนที่จะถูกแช่แข็ง หรือเก็บรักษาด้วยความเย็นจัดในไนโตรเจนเหลว เครื่องจักรดังกล่าวใช้สำหรับการแช่แข็งเซลล์ไข่ ผิวหนัง ผลิตภัณฑ์เลือด ตัวอ่อน อสุจิ เซลล์ต้นกำเนิด และการเก็บรักษาเนื้อเยื่อทั่วไปในโรงพยาบาล สถานพยาบาลสัตว์ และห้องปฏิบัติการวิจัยทั่วโลก ตัวอย่างเช่น จำนวนการคลอดที่มีชีวิตจากตัวอ่อนแช่แข็งแบบ "แช่แข็งช้าๆ" คาดว่าอยู่ที่ประมาณ 300,000 ถึง 400,000 หรือ 20% ของจำนวนการคลอดจากการปฏิสนธิในหลอดทดลอง (IVF) ที่คาดการณ์ไว้ 3 ล้านคน ^{[ 20 ]}

การแช่แข็งภายในเซลล์ที่เป็นอันตรายถึงชีวิตสามารถหลีกเลี่ยงได้หากการทำความเย็นช้าพอที่จะทำให้น้ำออกจากเซลล์ได้เพียงพอในระหว่างการแช่แข็งของของเหลวภายนอกเซลล์อย่างต่อเนื่อง เพื่อลดการเติบโตของผลึกน้ำแข็งภายนอกเซลล์และการตกผลึกใหม่^{[ 21 ]} สามารถใช้วัสดุชีวภาพเช่นอัลจิเนตโพลีไวนิลแอลกอฮอล์หรือไคโตซาน เพื่อยับยั้งการเติบโตของผลึกน้ำแข็งควบคู่ไปกับสารป้องกันการแข็งตัวโมเลกุลเล็กแบบดั้งเดิม ^{[ 22 ]}อัตราดังกล่าวแตกต่างกันไปตามขนาดและความสามารถในการซึมผ่าน ของน้ำของเซลล์ : อัตราการทำความเย็นทั่วไปประมาณ 1 °C/นาที เหมาะสำหรับเซลล์สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมหลายชนิดหลังจากได้รับการบำบัดด้วยสารป้องกันการแข็งตัว เช่นกลีเซอรอลหรือไดเมทิลซัลฟอกไซด์ (DMSO) แต่ไม่ใช่ว่าอัตรานี้จะเป็นค่าที่เหมาะสมที่สุดเสมอไป อัตรา 1 °C/นาที สามารถทำได้โดยใช้อุปกรณ์ เช่น ตู้แช่แข็งแบบควบคุมอัตรา หรือภาชนะแช่แข็งแบบพกพาบนโต๊ะ^{[ 23 ]}

มีการศึกษาอิสระหลายชิ้นที่ให้หลักฐานว่าตัวอ่อนแช่แข็งที่เก็บรักษาโดยใช้เทคนิคการแช่แข็งแบบช้าๆ อาจ "ดีกว่า" ตัวอ่อนสดในบางแง่มุมสำหรับการทำเด็กหลอดแก้ว การศึกษาเหล่านี้ชี้ให้เห็นว่าการใช้ตัวอ่อนและไข่แช่แข็งแทนตัวอ่อนและไข่สดช่วยลดความเสี่ยงของการเสียชีวิตของทารกในครรภ์และการคลอดก่อนกำหนด แม้ว่าเหตุผลที่แท้จริงยังคงอยู่ระหว่างการศึกษาค้นคว้าก็ตาม

การทำให้เป็นแก้ว (Vitrification)คือกระบวนการแช่แข็งอย่างรวดเร็ว (การทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็วเป็นพิเศษ) ซึ่งช่วยป้องกันการก่อตัวของผลึกน้ำแข็งและช่วยป้องกันความเสียหายจากการเก็บรักษาด้วยความเย็นจัด

นักวิจัยGreg Fahyและ William F. Rall ได้ช่วยนำวิธีการทำให้เป็นแก้ว (vitrification) มาใช้ในการแช่แข็งเพื่อการสืบพันธุ์ในช่วงกลางทศวรรษ 1980 ^{[ 24 ]}ในปี 2000 นักวิจัยอ้างว่าการทำให้เป็นแก้วให้ประโยชน์เช่นเดียวกับการแช่แข็งโดยไม่เกิดความเสียหายจากการก่อตัวของผลึกน้ำแข็ง^{[ 25 ]}สถานการณ์มีความซับซ้อนมากขึ้นกับการพัฒนาด้านวิศวกรรมเนื้อเยื่อ เนื่องจากทั้งเซลล์และวัสดุชีวภาพจำเป็นต้องปราศจากน้ำแข็งเพื่อรักษาความสามารถในการอยู่รอดและการทำงานของเซลล์ ความสมบูรณ์ของโครงสร้าง และโครงสร้างของวัสดุชีวภาพ การทำให้โครงสร้างทางวิศวกรรมเนื้อเยื่อเป็นแก้วได้รับการรายงานครั้งแรกโดย Lilia Kuleshova ^{[ 26 ]}ซึ่งเป็นนักวิทยาศาสตร์คนแรกที่ประสบความสำเร็จในการทำให้เป็นแก้วของไข่ซึ่งส่งผลให้เกิดการคลอดบุตรที่มีชีวิตในปี 1999 ^{[ 27 ]}สำหรับการแช่แข็งทางคลินิก การทำให้เป็นแก้วมักต้องมีการเพิ่มสารป้องกันการแข็งตัวก่อนการทำความเย็น สารป้องกันการแข็งตัว (Cryoprotectants) คือโมเลกุลขนาดใหญ่ที่เติมลงในสารละลายแช่แข็งเพื่อปกป้องเซลล์จากผลเสียของการก่อตัวของผลึกน้ำแข็งภายในเซลล์ หรือจากผลกระทบของสารละลายในระหว่างกระบวนการแช่แข็งและละลาย สารเหล่านี้ช่วยให้เซลล์มีอัตราการรอดชีวิตสูงขึ้นในระหว่างการแช่แข็ง ลดจุดเยือกแข็ง และปกป้องเยื่อหุ้มเซลล์จากความเสียหายที่เกิดจากการแช่แข็ง สารป้องกันการแข็งตัวมีความละลายสูง มีความเป็นพิษต่ำที่ความเข้มข้นสูง มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำ และสามารถทำปฏิกิริยากับน้ำผ่านพันธะไฮโดรเจนได้

แทนที่จะตกผลึกสารละลายที่มีลักษณะเป็นน้ำเชื่อมจะกลายเป็นน้ำแข็งอสัณฐานหรือที่เรียกว่า "การเปลี่ยนสถานะเป็นแก้ว" แทนที่จะเป็นการเปลี่ยนสถานะจากของเหลวเป็นของแข็งโดยการตกผลึก สถานะอสัณฐานนี้จะคล้ายกับ "ของแข็งที่เป็นของเหลว" และการเปลี่ยนแปลงนี้เกิดขึ้นในช่วงอุณหภูมิแคบๆ ที่เรียกว่า " อุณหภูมิ การเปลี่ยนสถานะเป็นแก้ว "

การทำให้เป็นแก้วของน้ำได้รับการส่งเสริมโดยการทำความเย็นอย่างรวดเร็ว และสามารถทำได้โดยไม่ต้องใช้สารป้องกันการแข็งตัวโดยการลดอุณหภูมิอย่างรวดเร็วมาก (เมกะเคลวินต่อวินาที) อัตราที่จำเป็นเพื่อให้ได้สถานะแก้วในน้ำบริสุทธิ์นั้นถือว่าเป็นไปไม่ได้จนกระทั่งปี 2548 ^{[ 28 ]}

โดยทั่วไปแล้ว เงื่อนไขสองประการที่จำเป็นต่อการเกิดกระบวนการทำให้เป็นแก้วคือ การเพิ่มขึ้นของความหนืดและการลดลงของอุณหภูมิเยือกแข็ง สารละลายหลายชนิดมีคุณสมบัติทั้งสองประการ แต่โมเลกุลขนาดใหญ่มักมีผลกระทบมากกว่า โดยเฉพาะอย่างยิ่งต่อความหนืด การทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็วยังช่วยส่งเสริมการเกิดกระบวนการทำให้เป็นแก้วอีกด้วย

สำหรับวิธีการแช่แข็งแบบมาตรฐาน สารละลายต้องแทรกซึมผ่านเยื่อหุ้มเซลล์เพื่อให้ความหนืดเพิ่มขึ้นและลดอุณหภูมิการแช่แข็งภายในเซลล์ น้ำตาลไม่สามารถซึมผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ได้ง่าย สารละลายที่สามารถซึมผ่านได้ เช่น DMSO ซึ่งเป็นสารป้องกันการแช่แข็งทั่วไป มักเป็นพิษเมื่อมีความเข้มข้นสูง หนึ่งในข้อจำกัดที่ยากลำบากของการแช่แข็งแบบทำให้เป็นแก้วคือการจำกัดความเสียหายที่เกิดจากสารป้องกันการแช่แข็งเองเนื่องจากความเป็นพิษของสารป้องกันการแช่แข็ง การผสมสารป้องกันการแช่แข็งและการใช้ตัวกั้นน้ำแข็งทำให้ บริษัท 21st Century Medicineสามารถแช่แข็งไต ของ กระต่ายที่ อุณหภูมิ −135 °C ด้วยส่วนผสมการทำให้เป็นแก้วที่เป็นกรรมสิทธิ์ของพวกเขา เมื่ออุ่นขึ้น ไตนั้นก็ถูกปลูกถ่ายเข้าไปในกระต่ายได้สำเร็จ โดยยังคงใช้งานได้และมีชีวิตรอดได้อย่างสมบูรณ์ สามารถเลี้ยงกระต่ายได้ตลอดไปในฐานะไตที่ทำงานได้เพียงไตเดียว^{[ 29 ]}ในปี 2000 FM-2030กลายเป็นบุคคลแรกที่ได้รับการแช่แข็งแบบทำให้เป็นแก้วหลังเสียชีวิตได้สำเร็จ^{[ 30 ]}

เลือดสามารถถูกแทนที่ด้วยก๊าซเฉื่อยที่มีสถานะเป็นก๊าซเฉื่อยและ/หรือก๊าซที่จำเป็นต่อการเผาผลาญ เช่นออกซิเจนเพื่อให้อวัยวะเย็นตัวลงได้เร็วขึ้นและไม่จำเป็นต้องใช้สารป้องกันการแข็งตัวมากนัก เนื่องจากบริเวณของเนื้อเยื่อถูกแยกออกจากกันด้วยก๊าซ การขยายตัวเล็กน้อยจึงไม่สะสม ทำให้ป้องกันการแตกหักได้^{[ 31 ]} บริษัทขนาดเล็กแห่งหนึ่งชื่อ Arigos Biomedical ได้ "กู้คืนหัวใจหมูจากอุณหภูมิ 120 องศาเซลเซียสต่ำกว่าศูนย์" ^{[ 32 ]}แม้ว่าคำจำกัดความของคำว่า "กู้คืน" จะไม่ชัดเจนก็ตาม ความดัน 60 บรรยากาศสามารถช่วยเพิ่มอัตราการแลกเปลี่ยนความร้อนได้^{[ 33 ]} การไหลเวียนของออกซิเจนในรูปก๊าซ/การเป่าลมสามารถเพิ่มประสิทธิภาพการรักษาอวัยวะเมื่อเทียบกับการเก็บรักษาในที่เย็นแบบคงที่หรือการไหลเวียนของเครื่องจักรในภาวะอุณหภูมิต่ำ เนื่องจากความหนืดที่ต่ำกว่าของก๊าซอาจช่วยให้เข้าถึงบริเวณของอวัยวะที่เก็บรักษาได้มากขึ้นและส่งออกซิเจนต่อกรัมของเนื้อเยื่อได้มากขึ้น^{[ 34 ]}

โดยทั่วไป การแช่แข็งจะง่ายกว่าสำหรับตัวอย่างที่บางและเซลล์ที่แขวนลอย เนื่องจากสามารถทำให้เย็นลงได้เร็วกว่า จึงต้องการ สารป้องกันการแข็งตัวที่ เป็นพิษใน ปริมาณที่น้อยกว่า ดังนั้นการแช่แข็งเนื้อเยื่อตับและหัวใจของมนุษย์( การแช่แข็งอวัยวะ ) เพื่อการเก็บรักษาและการปลูกถ่ายจึงยังไม่สามารถทำได้จริงหรือยังอยู่ในขั้นตอนการทดลอง^{[ 35 ] [ 36 ] [ 37 ]}อวัยวะส่วนใหญ่มักจะถูกเก็บรักษาไว้ที่อุณหภูมิสูงกว่า 0°C เล็กน้อย ซึ่งช่วยให้สามารถเก็บรักษาได้นานหลายชั่วโมงถึงหลายวัน อวัยวะบางชนิดอาจถูกเก็บรักษาไว้ที่อุณหภูมิระหว่าง -20°C ถึง -50°C ซึ่งช่วยให้สามารถเก็บรักษาได้นานหลายสัปดาห์ถึงหลายเดือน ในปี 2023 นักวิจัยประสบความสำเร็จในการแช่แข็งไตของหนูที่ -196°C โดยใช้ไนโตรเจนเหลวเป็นเวลา 100 วัน^{[ 38 ]}

การใช้สารป้องกันการแข็งตัวและการควบคุมการทำความเย็นและการล้างระหว่างการให้ความร้อนอย่างเหมาะสม มักจะช่วยให้การเก็บรักษาวัสดุชีวภาพด้วยการแช่แข็งประสบความสำเร็จ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสารแขวนลอยของเซลล์หรือตัวอย่างเนื้อเยื่อบางๆ ที่อุณหภูมิ -196 °C โดยใช้ไนโตรเจนเหลวเนื้อเยื่อและอวัยวะสามารถเก็บรักษาไว้ได้เป็นเวลานาน ซึ่งมักจะนานกว่าทศวรรษ^{[ 39 ] [ 36 ] [ 37 ]}

ตัวอย่างเช่น:

• การเก็บรักษา น้ำอสุจิด้วยการแช่แข็ง
• เลือด
  • เซลล์พิเศษสำหรับการถ่ายเลือด เช่น เกล็ดเลือด (ทรอมโบโซม โดย Cellphire)
  • เซลล์ต้นกำเนิดเหมาะสมที่สุดด้วยความเข้มข้นสูงของซีรั่มสังเคราะห์ การปรับสมดุลทีละขั้นตอน และการระบายความร้อนช้า^{[ 40 ]}
  • นอกจากนี้ การแช่แข็งยังใช้สำหรับการรักษาด้วยยีนบำบัด เช่น สำหรับผู้ป่วยมะเร็งที่เป็นลูคีเมียหรือมะเร็งต่อมน้ำเหลือง วัสดุทางพันธุกรรมที่ใช้สำหรับยีนบำบัดจะต้องได้รับการดัดแปลงในร่างกายหรือนอกร่างกาย เพื่อให้บรรลุเป้าหมายนั้น จำเป็นต้องรักษาวัสดุเหล่านั้นให้อยู่ในสภาพที่ใช้งานได้ระหว่างการขนส่งและการจัดเก็บ ด้วยการแช่แข็ง วัสดุเหล่านั้นจะถูกนำไปไว้ที่อุณหภูมิต่ำมากและละลายเมื่อจำเป็น^{[ 41 ]}
  • เลือดจากสายสะดือในธนาคารเลือดจากสายสะดือ
• ตัวอย่างเนื้อเยื่อ เช่น เนื้องอกและภาพตัดขวางทางจุลพยาธิวิทยา
• ไข่ ( โอโอไซต์ ) ในกระบวนการแช่แข็งโอโอไซต์
• ตัวอ่อนในระยะแบ่งเซลล์ (ที่มี 2, 4, 8 หรือ 16 เซลล์) หรือในระยะบลาสโตซิสต์ตอนต้น ในการแช่แข็งตัวอ่อน
• เนื้อเยื่อรังไข่ในการแช่แข็งเนื้อเยื่อรังไข่
• เมล็ด พืชแคลลัส ปลายยอด หรือตาที่อยู่เฉยๆ จะถูกเก็บรักษาด้วยวิธีแช่แข็งเพื่อวัตถุประสงค์ในการอนุรักษ์^{[ 42 ] [ 43 ] [ 44 ]}

การแช่แข็งตัวอ่อนใช้สำหรับการเก็บรักษาตัวอ่อน เช่น ในกรณีที่การทำเด็กหลอดแก้วได้ตัวอ่อนมากกว่าจำนวนที่ต้องการในขณะนั้น

มีรายงานการตั้งครรภ์และการคลอดบุตรที่แข็งแรงหนึ่งรายจากตัวอ่อนที่เก็บรักษาไว้เป็นเวลา 27 ปี หลังจากที่ตัวอ่อนจากชุดเดียวกันนั้นตั้งครรภ์สำเร็จเมื่อสามปีก่อน^{[ 45 ]}มีการศึกษาหลายชิ้นที่ประเมินเด็กที่เกิดจากตัวอ่อนแช่แข็ง หรือ "ตัวอ่อนแช่แข็ง" ผลลัพธ์เป็นไปในทางบวกอย่างสม่ำเสมอ โดยไม่มีการเพิ่มขึ้นของความพิการแต่กำเนิดหรือความผิดปกติในการพัฒนา^{[ 46 ]}การศึกษาเกี่ยวกับตัวอ่อนมนุษย์ที่ถูกแช่แข็งมากกว่า 11,000 ตัว แสดงให้เห็นว่าระยะเวลาการเก็บรักษาไม่มีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อการอยู่รอดหลังการละลายสำหรับรอบการทำ IVF หรือการบริจาคไข่ หรือสำหรับตัวอ่อนที่แช่แข็งในระยะนิวเคลียสหรือระยะแบ่งเซลล์^{[ 47 ]}นอกจากนี้ ระยะเวลาการเก็บรักษาไม่มีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อการตั้งครรภ์ทางคลินิก การแท้งบุตร การฝังตัว หรืออัตราการคลอดบุตรที่มีชีวิต ไม่ว่าจะมาจากรอบการทำ IVF หรือการบริจาคไข่^{[ 47 ]}ในทางกลับกัน อายุของไข่ สัดส่วนการอยู่รอด และจำนวนตัวอ่อนที่ถ่ายโอน เป็นตัวทำนายผลลัพธ์ของการตั้งครรภ์^{[ 47 ]}

การแช่แข็งเนื้อเยื่อรังไข่เป็นที่สนใจของผู้หญิงที่ต้องการรักษาการทำงานของระบบสืบพันธุ์ให้เกินขีดจำกัดตามธรรมชาติ หรือผู้ที่มีศักยภาพในการสืบพันธุ์ถูกคุกคามจากการรักษาโรคมะเร็ง^{[ 48 ]}เช่น มะเร็งเม็ดเลือดหรือมะเร็งเต้านม^{[ 49 ]}ขั้นตอนคือการนำส่วนหนึ่งของรังไข่มาแช่แข็งอย่างช้าๆ ก่อนที่จะเก็บไว้ในไนโตรเจนเหลวในระหว่างการรักษา จากนั้นเนื้อเยื่อสามารถละลายและปลูกถ่ายใกล้กับท่อนำไข่ ไม่ว่าจะเป็นแบบออร์โธโทปิก (ในตำแหน่งตามธรรมชาติ) หรือเฮเทอโรโทปิก (บนผนังหน้าท้อง) ^{[ 49 ]}ซึ่งจะเริ่มผลิตไข่ใหม่ ทำให้เกิดการตั้งครรภ์ตามปกติได้^{[ 50 ]}เนื้อเยื่อรังไข่ยังสามารถปลูกถ่ายในหนูที่มีภูมิคุ้มกันบกพร่อง ( หนู SCID ) เพื่อหลีกเลี่ยงการปฏิเสธการปลูกถ่ายและสามารถเก็บเกี่ยวเนื้อเยื่อได้ในภายหลังเมื่อฟอลลิเคิลที่เจริญเต็มที่พัฒนาขึ้น^{[ 51 ]}

การแช่แข็งเซลล์ไข่ของมนุษย์เป็นเทคโนโลยีใหม่ที่นำเซลล์ไข่ของผู้หญิงมาสกัด แช่แข็ง และเก็บรักษาไว้ ต่อมาเมื่อเธอพร้อมที่จะตั้งครรภ์ เซลล์ไข่เหล่านั้นสามารถละลาย ปฏิสนธิ และถ่ายโอนไปยังมดลูกเป็นตัวอ่อนได้ตั้งแต่ปี 1999 เมื่อ Kuleshova และคณะได้รายงานการกำเนิดของทารกคนแรกจากตัวอ่อนที่ได้จากเซลล์ไข่ของผู้หญิงที่ผ่านการแช่แข็งและละลายในวารสาร Human Reproduction ^{[ 26 ]}แนวคิดนี้ได้รับการยอมรับและแพร่หลาย ความก้าวหน้าในการทำให้เซลล์ไข่ของผู้หญิงแข็งตัวอย่างรวดเร็วนี้ได้สร้างความก้าวหน้าที่สำคัญในความรู้และการปฏิบัติเกี่ยวกับกระบวนการ IVF เนื่องจากอัตราการตั้งครรภ์ทางคลินิกสูงกว่าถึงสี่เท่าหลังจากการแช่แข็งเซลล์ไข่แบบรวดเร็วเมื่อเทียบกับการแช่แข็งแบบช้า^{[ 52 ]}การแช่แข็งไข่เป็นสิ่งสำคัญในการรักษาภาวะเจริญพันธุ์ในผู้ป่วยมะเร็งอายุน้อยและสำหรับบุคคลที่เข้ารับการทำ IVF ที่คัดค้านการแช่แข็งตัวอ่อนด้วยเหตุผลทางศาสนาหรือจริยธรรม

น้ำอสุจิสามารถนำไปใช้ได้อย่างประสบความสำเร็จเกือบตลอดไปหลังจากการแช่แข็งในธนาคารอสุจิระยะเวลาการเก็บรักษาที่ประสบความสำเร็จที่รายงานไว้นานที่สุดคือ 22 ปี^{[ 53 ]}สามารถนำไปใช้ในการบริจาคอสุจิในกรณีที่ผู้รับต้องการรับการรักษาในเวลาหรือสถานที่ที่แตกต่างกัน หรือเป็นวิธีการรักษาความสามารถในการมีบุตรสำหรับผู้ชายที่เข้ารับการทำหมันหรือการรักษาที่อาจส่งผลกระทบต่อความสามารถในการมีบุตร เช่นเคมี บำบัด รังสีบำบัดหรือการผ่าตัด

การแช่แข็งเนื้อเยื่ออัณฑะที่ยังไม่เจริญเต็มที่เป็นวิธีการที่กำลังพัฒนาเพื่อช่วยให้เด็กชายที่จำเป็นต้องได้รับการรักษาที่เป็นพิษต่ออวัยวะสืบพันธุ์สามารถสืบพันธุ์ได้ ข้อมูลจากสัตว์ทดลองมีแนวโน้มที่ดี เนื่องจากได้ลูกหลานที่แข็งแรงหลังจากการปลูกถ่ายเซลล์แขวนลอยหรือชิ้นเนื้อเยื่ออัณฑะที่แช่แข็ง อย่างไรก็ตาม ยังไม่มีวิธีการฟื้นฟูภาวะเจริญพันธุ์ใดๆ จากเนื้อเยื่อแช่แข็ง เช่น การปลูกถ่ายเซลล์แขวนลอยการปลูกถ่ายเนื้อเยื่อและการเจริญเติบโตในหลอดทดลอง ที่พิสูจน์ได้ว่ามีประสิทธิภาพและปลอดภัยในมนุษย์^{[ 54 ]}

การแช่แข็งต้นมอส ทั้งต้น โดยเฉพาะPhyscomitrella patensได้รับการพัฒนาโดยRalf Reskiและเพื่อนร่วมงาน^{[ 55 ]}และดำเนินการที่ศูนย์เก็บรักษามอสระหว่างประเทศธนาคารชีวภาพนี้รวบรวม เก็บรักษา และแจกจ่ายมอสกลายพันธุ์และมอสสายพันธุ์ต่างๆ^{[ 56 ]}

เมื่อนำ MSCs เข้าถ่ายทันทีภายในไม่กี่ชั่วโมงหลังการละลาย อาจแสดงการทำงานที่ลดลงหรือประสิทธิภาพในการรักษาโรคที่ลดลงเมื่อเทียบกับ MSCs ที่อยู่ในระยะการเจริญเติบโตแบบลอการิทึม (สด) ดังนั้น MSCs ที่แช่แข็งควรนำกลับมาอยู่ในระยะการเจริญเติบโตแบบลอการิทึมใน การเพาะเลี้ยง ในหลอดทดลองก่อนที่จะนำไปใช้ในการทดลองทางคลินิกหรือการบำบัดแบบทดลอง การเพาะเลี้ยง MSCs ใหม่จะช่วยให้เซลล์ฟื้นตัวจากอาการช็อกที่ได้รับระหว่างการแช่แข็งและการละลาย การทดลองทางคลินิกต่างๆ เกี่ยวกับ MSCs ที่ใช้ผลิตภัณฑ์ที่แช่แข็งทันทีหลังการละลายล้มเหลวเมื่อเทียบกับการทดลองทางคลินิกที่ใช้ MSCs สด^{[ 57 ]}

การแช่แข็งพืชมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อคุณค่าความหลากหลายทางชีวภาพ เมล็ดพืชมักถูกพิจารณาว่าเป็นระบบส่งต่อข้อมูลทางพันธุกรรมที่สำคัญ การแช่แข็งเมล็ดพืชที่ทนต่ออุณหภูมิต่ำและปริมาณน้ำต่ำเป็นเรื่องยากที่สุด^{[ 58 ]}อย่างไรก็ตาม สารละลายการทำให้พืชแข็งตัวสามารถแก้ปัญหาและช่วยให้เมล็ดพืชที่ทนต่ออุณหภูมิต่ำ (Nymphaea caerulea) สามารถแช่แข็งได้^{[ 59 ]}

แบคทีเรียและเชื้อราสามารถเก็บรักษาไว้ในตู้เย็นได้ในระยะสั้น (หลายเดือนถึงประมาณหนึ่งปี ขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ) อย่างไรก็ตาม การแบ่งเซลล์และการเผาผลาญจะไม่หยุดลงอย่างสมบูรณ์ ดังนั้นจึงไม่ใช่ตัวเลือกที่ดีที่สุดสำหรับการเก็บรักษาในระยะยาว (หลายปี) หรือเพื่อรักษาสภาพทางพันธุกรรมหรือลักษณะทางฟีโนไทป์ของวัฒนธรรม เนื่องจากการแบ่งเซลล์อาจนำไปสู่การกลายพันธุ์ หรือการเพาะเลี้ยงย่อยอาจทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางฟีโนไทป์ ตัวเลือกที่เหมาะสมกว่า ขึ้นอยู่กับชนิดของสิ่งมีชีวิต คือการแช่แข็ง หนอนตัวกลมเป็นยูคาริโอตหลายเซลล์เพียงชนิดเดียวที่แสดงให้เห็นว่าสามารถอยู่รอดได้ด้วยการแช่แข็ง^{[ 60 ] [ 61 ]}

เชื้อรา โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกลุ่มไซโกไมซีส แอสโคไมซีส และเบซิดิโอไมซีสชั้นสูง ไม่ว่าจะสร้างสปอร์หรือไม่ก็ตาม สามารถเก็บรักษาได้ในไนโตรเจนเหลวหรือแช่แข็ง การแช่แข็งเป็นวิธีการสำคัญสำหรับเชื้อราที่ไม่สร้างสปอร์ (มิฉะนั้นสามารถใช้วิธีการเก็บรักษาสปอร์แบบอื่นได้ในราคาที่ถูกกว่าและง่ายกว่า) เชื้อราที่สร้างสปอร์แต่มีสปอร์ที่บอบบาง (ขนาดใหญ่หรือไวต่อการแช่แข็งแบบแห้ง) เชื้อราที่ก่อโรค (อันตรายหากเก็บรักษาเชื้อราที่ยังคงมีการทำงานทางเมตาบอลิซึม) หรือเชื้อราที่จะใช้เป็นแหล่งพันธุกรรม (โดยอุดมคติแล้วควรมีองค์ประกอบที่เหมือนกับแหล่งเก็บรักษาดั้งเดิม) เช่นเดียวกับสิ่งมีชีวิตอื่นๆ อีกมากมาย สารป้องกันการแข็งตัว เช่น DMSO หรือกลีเซอรอล (เช่น เชื้อราเส้นใยใช้กลีเซอรอล 10% หรือยีสต์ใช้กลีเซอรอล 20%) ถูกนำมาใช้ ความแตกต่างระหว่างการเลือกใช้สารป้องกันการแข็งตัวขึ้นอยู่กับชนิด (หรือชั้น) ของเชื้อรา แต่โดยทั่วไปแล้วสำหรับเชื้อรา สารป้องกันการแข็งตัวที่สามารถแทรกซึมได้ เช่น DMSO กลีเซอรอล หรือโพลีเอทิลีนไกลคอล จะมีประสิทธิภาพมากที่สุด (สารป้องกันการแข็งตัวชนิดอื่นที่ไม่สามารถแทรกซึมได้ ได้แก่ น้ำตาลแมนนิทอล ซอร์บิทอล เดกซ์แทรน เป็นต้น) ไม่แนะนำให้ทำการแช่แข็งและละลายซ้ำหลายครั้ง เนื่องจากอาจทำให้ความสามารถในการอยู่รอดลดลง แนะนำให้มีตู้แช่แข็งสำรองหรือสถานที่จัดเก็บไนโตรเจนเหลว โปรโตคอลการแช่แข็งหลายแบบสรุปไว้ด้านล่าง (แต่ละแบบใช้หลอดแช่แข็งโพลีโพรพีลีนแบบฝาเกลียว): ^{[ 62 ]}

สายพันธุ์จุลินทรีย์ในห้องปฏิบัติการทั่วไปจำนวนมากถูกแช่แข็งเพื่อรักษาสภาพทางพันธุกรรมและลักษณะทางฟีโนไทป์ให้คงที่ในระยะยาว^{[ 63 ]}การเพาะเลี้ยงต่อและการเก็บตัวอย่างในตู้เย็นเป็นเวลานานอาจทำให้สูญเสียพลาสมิดหรือเกิดการกลายพันธุ์ได้ เปอร์เซ็นต์กลีเซอรอลสุดท้ายที่ใช้กันทั่วไปคือ 15, 20 และ 25 จากจานเพาะเลี้ยงสด ให้เลือกโคโลนีที่สนใจเพียงหนึ่งเดียวและทำการเพาะเลี้ยงแบบของเหลว จากของเหลวที่เพาะเลี้ยงแล้ว ให้ผสมอาหารเลี้ยงเชื้อโดยตรงกับกลีเซอรอลในปริมาณที่เท่ากัน ควรตรวจสอบโคโลนีเพื่อหาข้อบกพร่อง เช่น การกลายพันธุ์ ควรล้างยาปฏิชีวนะทั้งหมดออกจากวัฒนธรรมก่อนการเก็บรักษาในระยะยาว วิธีการอาจแตกต่างกันไป แต่การผสมสามารถทำได้อย่างนุ่มนวลโดยการคว่ำหรืออย่างรวดเร็วโดยการหมุนวน และการทำความเย็นอาจแตกต่างกันไปโดยการวางหลอดแช่แข็งโดยตรงที่อุณหภูมิ -50 ถึง -95 °C การแช่แข็งแบบช็อกในไนโตรเจนเหลว หรือการทำความเย็นอย่างค่อยเป็นค่อยไปแล้วเก็บที่อุณหภูมิ -80 °C หรือต่ำกว่า (ไนโตรเจนเหลวหรือไอไนโตรเจนเหลว) การฟื้นตัวของแบคทีเรียอาจแตกต่างกันไป กล่าวคือ หากเก็บลูกปัดไว้ภายในหลอด ลูกปัดจำนวนเล็กน้อยสามารถนำไปใช้เพาะเลี้ยงได้ หรือสามารถขูดสต็อกแช่แข็งด้วยลูปแล้วนำไปเพาะเลี้ยงได้ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากต้องการสต็อกเพียงเล็กน้อย จึงไม่ควรละลายหลอดทั้งหมดจนหมด และควรหลีกเลี่ยงการแช่แข็งและละลายซ้ำหลายครั้ง การฟื้นตัว 100% นั้นเป็นไปไม่ได้ไม่ว่าจะใช้วิธีใดก็ตาม^{[ 64 ] [ 65 ] [ 66 ]}

หนอน ตัว กลมขนาด เล็กที่อาศัยอยู่ในดินอย่าง Panagrolaimus detritophagusและPlectus parvusเป็นสิ่งมีชีวิตยูคาริโอตเพียงสองชนิดที่ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าสามารถมีชีวิตอยู่ได้หลังจากการแช่แข็งเป็นเวลานานหลายปี (30,000 ถึง 40,000 ปี) ในกรณีนี้ การเก็บรักษาเกิดขึ้นตามธรรมชาติ ไม่ใช่การกระทำของมนุษย์ เนื่องจากชั้นดินเยือกแข็งถาวรพวกมันกลับมามีชีวิตอีกครั้งเมื่อได้รับความอบอุ่น

สัตว์หลายชนิด รวมทั้งปลา สัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำ และสัตว์เลื้อยคลาน ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าสามารถทนต่อการแช่แข็งได้ อย่างน้อยสี่ชนิดของกบ ( Pseudacris crucifer , Hyla versicolor , Pseudacris triseriata , Lithobates sylvaticus ) และเต่าหลายชนิด ( Terrapene carolina , ลูกเต่าChrysemys picta ) กิ้งก่า และงู สามารถทนต่อการแช่แข็งได้ และได้พัฒนาการปรับตัวเพื่อเอาชีวิตรอดจากการแช่แข็ง แม้ว่ากบบางชนิดจะจำศีลอยู่ใต้ดินหรือในน้ำ อุณหภูมิร่างกายก็ยังลดลงถึง −5 ถึง −7 °C ทำให้พวกมันแข็งตัวกบไม้ ( Lithobates sylvaticus ) สามารถทนต่อการแช่แข็งซ้ำๆ ได้ ซึ่งในระหว่างนั้นประมาณ 65% ของของเหลวนอกเซลล์จะเปลี่ยนเป็นน้ำแข็ง^{[ 63 ]}

หนูสามารถฟื้นคืนชีพได้จากอุณหภูมิใกล้ 0 (แต่ไม่ถึงกับแข็งตัว) ^{[ 67 ]}

• การแช่แข็งแบบคงตัวด้วยอัลดีไฮด์
• ตู้แช่แข็งระบบเซลล์มีชีวิต
• ชีววิทยาการแช่แข็ง
• เครื่องประมวลผลไครโอเจนิก
• ไครโอเจนิกส์
• การแช่แข็งเนื้อเยื่ออัณฑะ
• การแช่แข็งเนื้อเยื่อ
• การแช่แข็งอวัยวะ
• การคงสภาพของความเย็น (แคลทเรตไฮเดรต)
• การแช่แข็งแบบกำหนดทิศทาง
• การอนุรักษ์นอกถิ่นกำเนิด
• สวนสัตว์แช่แข็ง
• การแช่แข็งพืช — การเก็บรักษา ทรัพยากรพันธุกรรมพืชด้วยวิธีแช่แข็ง