低温保存是实现生物材料长期保存的唯一有效方法,在临床医学和科学研究中都有重要的应用,玻璃化保存方法能有效避免传统低温保存方法中存在的冷冻损伤。但现有的生物材料玻璃化保存方法换热效率低,无法实现大体积样品保存;承载样品体积小,无法实现切片级别样品保存;无载体接触式降复温,样品被污染风险高。为了解决上述问题,本研究主要做了以下研究,并取得了一系列的效果。(1)引入微尺度强化换热原理,从工质、样品和载体表面结构出发,成功搭建一套生物材料玻璃化保存系统。微射流冲击强化换热技术,实现降复温工质微尺度化;设计并制作样品载体,实现样品传热路径微尺度化;在载体表面进行微结构构造,实现载体表面特征微尺度化。提高换热效率,降低样品污染风险,成功实现生物组织切片玻璃化保存。(2)研究了系统的微尺度换热特性。通过仿真为玻璃化系统提供设计参考参数,以仿真分析参数的敏感性及影响规律,并佐以实验验证;以实验测试来优选不同设计方案。对玻璃化保存系统的微尺度换热特性进行研究,结果证实,降复温工质微尺度化、样品层薄膜化和载体表面特征微尺度化,对换热效果均有增强作用。通过物理实验,以样品降复温速率和玻璃化效果作为评价指标。(3)通过低温保护剂的毒性比较和玻璃化效果探究,筛选出适合射流冲击降复温玻璃化保存的低温保护剂。对红细胞进行玻璃化保存,大量实验结果表明,细胞的平均存活率达到96%以上;对大鼠肝切片进行玻璃化保存,实验结果表明,肝切片保存后存活率达到94%以上,成功验证本研究所设计的玻璃化保存系统优越的性能。