冷冻是保存食物、生物组织最简单方法之一，但冰晶的形成会破坏细胞，这也导致许多物品无法冷冻保存，不过麻省总医院工程中心（MGH-CEM）开发出一种新方法解决这个问题。在一些测试中，研究团队成功将水基溶液以低于冰点的温度保存，却同时保持液体形态而不会形成冰晶。
冻结对液体来说有好有坏，从好的方面来看，寒冷意味着减缓某些代谢过程和化学反应，这代表细菌不会生长，组织也不会迅速降解，但从另一方面来说，因为冻结导致细胞之间形成冰晶，细胞也会因此损坏。
这便是组织、器官、药品和一些食物无法冷冻保存的原因。如果能找到方法以低于冰点的温度保存却又不会形成冰晶，人们将能更长时间储存和运输这些物品，这正是 MGH 研究团队希望达到的目标。
但该怎么做才能让冰晶无法形成？
首先，我们得先来复习一下“结冰”的过程：以常见的水为例，当温度降至 0°C（32°F）时，水和水基溶液便会开始冻结，过程会从与空气接触的表面开始，当表面水分子遇到过冷空气开始形成冰晶，接着逐渐扩散到邻近分子，直到水冻结形成冰块。基于此项概念，MGH 提出一个非常简单的假设──如果不让液体表面和空气接触呢？
初次测试中，团队运用碳氢基础油（hydrocarbon-based oil）密封 1 毫升水样品表面，结果发现样品可在 -13°C 储存长达一周而不会出现冰晶，团队将这种方法称为“深度过冷”（deep supercooling）。
共同作者 O. Berk Usta 指出，深度过冷简单来说，其实只是运用不会和水混合的溶液（像是矿物油）覆盖液体表面，阻止水和空气直接接触，进而阻止冰晶形成的场合，“这种方法出乎意料的简单、实用和低成本，同时还能实用在许多医疗和食品保存，以及过去一些无法实现的基础实验。”
第一次实验的基础上，研究人员测试了更复杂的油类和更单纯的碳氢化合物（hydrocarbons），像是醇类和烷烃（alkanes），结果团队成功将 1 毫升水和细胞悬浮样品过冷至 -20°C 并持续 100 天，即使将液体量提升至 100 毫升时，样品也成功冷藏长达一周。
团队接着继续测试如何保存如红血球的物质，初步实验中，他们成功将 100 毫升红血球悬浮液在 -13°C 下过冷保持 100 天，这大约是现有保存做法能达到最大天数（约 42 天）的两倍之多，他们现在正打算将样本的体积增加到 300~500 毫升，以更符合临床应用的相关需求。
团队同时也在努力将这种方法应用于其他细胞，或是其他相关大型组织和整个器官，如肝脏。考量到医学和食品保存的潜在应用，团队也相信深度过冷可在没有昂贵和复杂的高压设备时，用来协助研究低温下的液态化学反应。
这项研究已发表在《Nature Communications》期刊。
- Supercool technique keeps liquids liquid well below freezing
- Novel approach keeps liquids from freezing at very low temperatures for extended periods
（首图来源：pixabay）
