随着细胞药物治疗的兴起，细胞程序仪开始越来越多的进入生命科学研究人员的视野。今天的我们主要来讲一讲细胞程序降温仪的分类、原理和优劣势，以及选购程序降温仪的推。
 
1. 概念
细胞程序降仪是细胞冻存的核心设备，通过精准控制降温速率让细胞处于最佳的降温速率，来减少细胞冷冻过程中冰晶形成的损伤，提高细胞复苏活率。通常细胞的最佳降温速率在0.5-3℃/min区间。
适用的细胞：
（1）原代细胞（如PBMC、AML12）、
（2）免疫细胞（如CAR-T细胞、NK细胞、DC细胞）、
（3）干细胞（如间充质干细胞、诱导多能干细胞）、
（4）神经细胞
（5）生殖细胞（如精子、孵子、胚胎等）
（6）类器官
 
2. 细胞程序降温仪的分类
    细胞程序降温仪依据制冷的类型不同分为两类，分别是：
（1）液氮型程序降温仪：其原理是通过电磁阀精准控制液氮喷入密封腔体，液氮汽化吸热快速降温；通过对液氮喷射量的调节，实现设定的降温曲线。主要特点是：依赖液氮汽化制冷，降温能力强但控温波动大，易液氮压力、环境温度影响。
（2）免液氮型程序降温仪：通过电驱动斯特林制冷机，实现持续稳定制冷，由于为电驱动，其控制精度高，可以主动调节制冷机功率，可实现精准控制。主要特点是：全程电控制冷，可精准跨越细胞相变放热区间（液体转变为固体阶段）。 
3. 主要技术参数

项目	液氮型程序降温仪	免液氮型程序降温仪
最低温度	-180℃	<-110℃
降温速率	0.1-99℃/min	0.1-10℃/min
控温精度	波动大，均匀性±2℃，相变期易“过冲”，（细胞样品速率骤升）。	精度高，均匀性±0.5度，相变期降温速率稳定（基于“相变智控”技术）。
细胞复苏活率	相变期速率失控（骤升），易致冰晶损伤，活率波动大。	“相变智矩”稳定控温，细胞活率提升10-20%，批内一致性好。
温度均匀性	依赖液氮喷淋均匀度与空气混合，腔体内温差较大。	采用金属导热，导热效率高，均匀性好，细胞样品复苏活率批内一致性好。
细胞复苏活率一致性	差	好
运行成本	高，需要消耗液氮	极低，成为约为液氮型的1%
维护成本	中等，需要定期校准电磁阀、清理管路，防止液氮残留堵塞	低，无管路，无耗材。
安全风险	高；液氮易冻伤；工作状态下，排放氮气挤占氧气，易引发制氧风险；液氮污染可致样品污染。	零风险；无液氮、无挥发性气体、杜绝冻伤与污染。
使用便捷性	差，需额外准备液氮	方便，插入电源即可使用
样品冻存量	大	一般

 
4、设备选型的核心参数要求
（1）最低温度要小于-80℃：由于大多数情况下，细胞样品低于-50℃时即己进入玻璃态，后续降温速率的快慢对细胞样品复苏活率没有影响。考虑一定的冗余和导热影响，对于程序降温仪的最低温度小于-80℃下，可以满足用户的需求。
（2）最大降温速率不小于5℃/min：由于大多数的细胞的最佳降温速率小于5℃/min，因为选择程序降温仪能实现5℃/min的最大降温速率，即可满足大多数客户需求。
（3）负载：两种程序降温仪均可提供不同规格的产品，用户可根据自身需求来选择相应规格大小的程序降温仪。
（4）批内差异性：对批内差异性要求高的客户，可选择免液氮型程序降温仪。
（5）温度均匀性要求±0.5℃：更好的温度均匀性，可以大大提升细胞样品的批内一致性和批间一致性。
（6）相变智控：优选推荐带“相变智控”补偿技术的程序降温仪，可以避免相变阶段过冲导致的细胞样品温度降温速率骤升的问题，可进一步提升细胞样品的复苏活率。 

5、选型避坑不要盲目追求 “最大降温速率”，细胞冻存不需要极速降温，速率过快反而损伤细胞。
（1）只看价格，优先选最便宜的液氮款
      短期省钱，长期液氮 + 运维成本远超设备差价，且安全风险高，临床场景绝对不适用。
（2）认为 “温度越低越好”
      绝大多数哺乳动物细胞冻存终点温度到 -80℃ 即可，无需 - 180℃超低温，盲目追求低温无意义。
（3）忽略相变区控温能力
      这是影响细胞复苏活率的核心，很多低价设备相变段控温失准，活率波动极大。
（4）忽视腔体均匀性腔体温差大，
       同一批次样本活率参差不齐，实验数据不可重复。
 
6、Q&A
6.1 为什么免液氮型程序降温仪的批内一致性比液氮型程序降温仪的好！
A：影响细胞样品复苏活性的主要原因是细胞在冻存过程中，样品的降温速率能否与设定的温度保持一致。在液氮型程序降温仪中，由于采用空气传热热量，其导热系数和热容量远小于采用金属传导的免液氨型程序降温仪，导致其腔内各点的温度差异大和波动大，导致各样品的降温速率差异大，最终导致液氮型程序降温仪的批内差异大。

7、选型小结
（1）如果你是科研型客户或者医药客户的研发阶段，推荐选择免液氮型程序降温仪，其占地小，控温准，特别是带有“相变智控”的程序降温仪，可进一步相变阶段样品温度骤升的问题。
（2）如果你是工业客户，需要进行大规模生产，可根据需求选择适配的液氮型或免液氮型程序降温仪。