基于细胞的诊断和治疗等应用技术为及时发现和战胜多种疑难杂症提供了更有力的手段,它们的快速发展为人类的健康带来了新的福音,但同时也对细胞保存技术这种重要的支撑手段提出了新的要求。细胞保存技术,顾名思义,可针对不同的需求,在细胞应用之前的一定时间内保持其活性和应有的功能。本论文针对不同应用条件下的细胞损伤机理开展系统性研究,设计相应的新材料、新试剂,成功开发了细胞保存的多种新方法,为细胞治疗、组织工程、药物测试等医疗领域提供了有力支持。首先,在生理温度（37°C）下,能够保持细胞的活性与功能是细胞诊断、药物筛选、毒性测试等应用的前提条件。但在此温度下,细胞脱离组织细胞外基质支撑后会迅速凋亡。为此,本论文利用磁性生物相容性水凝胶微球,通过可控的组装/解组装方式,为细胞构建了一个模拟细胞外基质的立体支撑环境,实现了生理温度下细胞的有效保存和快速回收。其次,在冰箱冷藏温度（4°C）下,延长细胞的存活时间对偏远地区或特殊环境的细胞运输、及基于细胞的应用有着十分重要的意义。目前,低体温保存液—UW液是冰箱温度保存细胞的常规手段,但其保存期仅仅为1-2天。本论文利用可以模拟细胞外基质的磁性水凝胶微球,结合UW液,实现了细胞在该温度下至少存活4天,且保存后的细胞核形态与细胞功能正常;而单独使用UW液保存后,大量细胞核发生变形,细胞功能受到影响。再次,超低温冻存技术是长期保存细胞最主要的方法,然而目前的冻存保护剂存在着一些难以解决的问题,尤其是保护剂的毒性问题。为此,本论文针对细胞在低温冻存过程中遭受的渗透压损伤与冰晶损伤的机理,首次将天然两性离子甜菜碱作为新型高效冻存保护剂,利用超速冷冻降温程序,成功实现了-196°C下对多种动物细胞（GLC-82、Hela、MCF-10）的高效冻存,复苏成活率均在80%以上,且验证了甜菜碱无细胞毒性。最后,血液的长期冻存可以克服目前临床上的血液浪费及短缺等难题。甘油是当前血红细胞冻存的“金标准”保护剂,但它极易导致溶血,已成为制约临床应急输血的瓶颈问题。为此,本论文利用极易进出细胞的甜菜碱作为新型红细胞冻存保护剂,不仅获得了理想的冻存保护效率,且洗脱保护剂过程不会造成溶血问题。本论文针对不同应用开发了不同条件下保存细胞的方法,尤其为保存治疗型细胞（如干细胞、免疫细胞等）及基于它们的医疗应用带来更为有力的支持方法。