由于冷冻干燥法具有其他长期保存法无法比拟的一些优点，该方法己成为细胞长期保存方法中新的研究热点。但影响冻干细胞回收率的因素非常多，包括保护剂组成(成份和浓度)、添加洗涤方式、冷冻过程、干燥过程和复水等。本论文将围绕细胞冻干中的损伤机理这一条主线展开讨论，通过大量的实验研究这些因素对人的红细胞和精子冻干效果的影响，利用热物理中一些测量仪器和手段，并运用一些分析透过细胞膜传质和胞内冰晶形成的数学物理模型，深入探讨各种冻干损伤机理，并对人红细胞和精子冻干方法进行优化。 (1)目前文献中采用的红细胞冻干保护剂在种类和浓度上相差非常大，回收率也相差较大，并普遍不高。其原因是大家对红细胞膜的渗透响应特性还不是很了解。本文中实验研究了红细胞膜的脆性和渗透响应极限，寻找最佳保护剂添加、洗涤方法。通过实验比较，获得适合于红细胞的保护剂最佳添加洗涤方法。利用此最佳添加洗涤方法将不同浓度保护剂添加洗涤，检测红细胞溶血率，寻找红细胞所能承受的渗透压极限。若保护剂渗透压高于此极限值，红细胞在保护剂添加和洗涤过程中的渗透性损伤就会很大，即使不经历冻干过程，细胞就已损失严重。 利用KK方程理论模拟渗透性和非渗透性保护剂以不同方式添加、洗涤过程中细胞体积响应，从理论上寻找最佳添加、洗涤方式。分析解释理论模拟结果和实验结果的相同处和不同处。该部分工作同时也为复水程序优化提供理论指导，即采用慢速复水可减小细胞体积变化造成的损伤，而目前文献中复水基本上均采用直接快速复水法(这可能是造成文献中细胞回收率不高的一个重要原因)。 (2)实验比较不同渗透性保护剂成份、聚合物、降温速率等因素对红细胞冻干后回收率的影响，优化冻干保护剂和程序。利用差式扫描量热仪测定不同保护剂的相变温度，分析保护剂的相变性质对冻干保存效果的影响。并利用KK方程和修正的胞内冰形成模型对透膜传质与胞内溶液相变进行数值模拟，为实验提供理论指导和预测。 为分析不同保护剂在添加洗涤过程中的渗透性损伤差别，利用KK方程模拟