低温生物学
動物細胞の脱水や解凍についてさまざまな知見が知られている。その中では、一気に冷凍を行い氷晶が成長しないうちに冷凍を完了する、もしくは徐々に冷凍を行い粗大な氷晶が析出しないようにする、というのが基本的な理論である。
糖類溶液などによって高浸透圧とする(これについて糖類にトレハロースを用いる、溶媒としてジメチルスルホキシドを用いるなど、氷晶の成長を抑制する試みがなされている)・フリーズドライ(真空凍結乾燥処理)を行う・水分をグリセリンなどに置換してガラス化させるなどの手法が知られている。グリセリン置換を行うと細胞がガラス転移点を獲得する(冷却しても非晶質になる)ため、冷凍時に細胞内での氷晶の生成が抑制される。そのため、氷晶の成長による組織の破壊を防ぐことができる。この目的に加える物質を、凍害防御剤 (cryoprotective agent, CPA) と呼ぶ。
植物における適用としては、主に遺伝資源の保存を目的に植物の種苗や組織の低温保存が行われている。
低温関係の科学史を述べると、紀元前2500年エジプトでヒポクラテスによって低温が医療に利用されていたとの記録がある。近世においては、17世紀イギリスでロバート・ボイルが低温の動物への作用を報告している。
1949年、英国国立医学研究所でクリストファー・ポルジ (Christopher Polge) とアンドリュー・スミス (Audrey Smith) によって、グリセリンの添加がウシ精液の冷凍保存改善に極めて有効であることが偶然発見された。この発見が生物の低温保存技術について大きなブレイクスルーとなった。その後、精子・卵・胚・血液成分などについては液体窒素による保存技術が確立され、現在は心臓など、臓器移植向けの保存技術についての研究が途上段階にある。