近日，中国科学技术大学低温生物医学工程实验室在国际权威期刊《Analytica Chimica Acta》（2025年影响因子5.7，2025年中科院化学大类2区、分析化学小类1区，JCR Q1）在线发表重要研究成果。团队成功开发出集成微流控与人工智能技术的CryoSIM平台，为卵母细胞膜通透性分析打造了自动化、高通量的全新解决方案，标志着人工智能技术在低温生物学研究领域实现关键突破。

    卵母细胞冷冻保存是生殖医学、再生医学等领域的核心技术，然而传统研究方法受限于水和冷冻保护剂跨膜运输效率低，且缺乏自动化、高通量的分析工具，大多依赖人工操作，导致卵母细胞冷冻保存成功率难以有效提升。传统手动分析单枚卵母细胞需耗时45至60分钟，且因操作人员的主观差异，带来的变异系数高达15%至25%，严重制约了冷冻保存优化方案的研发进程。

    针对这一行业痛点，实验室留学生Kashan Memon、Muhammad Azam Fareed与副研究员张兵紧密合作、联合牵头，成功研发出CryoSIM平台。该平台创新性融合三大核心技术，实现了卵母细胞膜通透性分析的全流程优化：一是定制化微流控芯片，通过Y型和锯齿形灌注通道及抛物线型微柱阵列，实现稳定的冷冻保护剂梯度生成与温和的卵母细胞捕获，最大程度降低流体剪切力对细胞的损伤；二是专属深度学习模型MLSNet，针对明场显微镜图像完成优化设计，实现98.7%的像素级分割精度，可实时同步分析多个细胞的体积变化；三是基于Python的图形用户界面，集成双参数模型和克德姆-卡查尔斯基模型，能自动计算不同冷冻保护剂浓度和温度条件下的水力传导率与溶质渗透率两大关键参数。

    依托人工智能驱动的自动化分析流程，CryoSIM平台将单枚卵母细胞的分析时间缩短至5分钟以内，同时可实现8枚细胞并行处理，分析通量较传统手动方法提升90%以上，且变异系数控制在3%以下，大幅提升了研究数据的可靠性与可重复性。实验验证显示，该平台对小鼠卵母细胞的捕获效率达94.2%，细胞经平台处理后存活率保持94.0%，充分保障了细胞结构完整性。

    本研究属于基础研究范畴，所有实验均以小鼠卵母细胞为研究对象，相关研究成果为优化人类卵母细胞及其他细胞类型的冷冻保存方案提供了重要的理论依据和技术参考，对提升临床生殖保存、器官移植等领域的冷冻保存成功率具有重要指导意义。

    该成果的价值不仅体现在低温生物学技术的突破上，更在于为该领域研究打造了全新范式。通过将人工智能技术与微流控、生物物理模型深度融合，CryoSIM平台突破了传统研究方法在通量与精度上的双重瓶颈，让大规模、系统性的细胞膜运输动力学研究成为可能。未来，研究团队计划进一步验证该平台在人类卵母细胞中的适用性，拓展平台的温度适用范围并整合更多运输模型，推动其在药物递送、组织工程、癌症生物学等多个生物医学领域的广泛应用，持续助力低温生物医学技术的创新发展。

论文核心作者信息

共同第一作者：Kashan Memon（留学生）、张兵（副研究员）、Muhammad Azam Fareed（留学生）

通讯作者：刘志成（银丰低温医学有限公司总经理）、赵刚（中国科学技术大学低温生物医学工程实验室教授）

本研究得到了国家重点研发计划、安徽省临床医学研究转化项目的资助支持。

Memon K, Zhang B, Fareed M A, et al. Intelligent microfluidics: A deep learning-integrated platform for high-accuracy oocyte membrane permeability characterization in cryobiology[J]. Analytica Chimica Acta,2026,1399:345301. https://doi.org/10.1016/j.aca.2026.345301