在低温保存过程中，冰晶的生长会对样本造成机械损伤。其中，电场是影响溶液冷冻的重要因素。二甲基亚砜作为一种常用的冷冻保护剂，对不同交流电场条件下二甲基亚砜溶液冷冻过程中冰晶的成核和生长尚未得到研究。近日，我实验室刘丽婷硕士、王子瑞博士、王孟寒博士将相关研究成果以“Quantitative Analysis of Ice Crystal Growth During Freezing of Dimethyl Sulfoxide Solutions Under Alternating Current Electric Fields”为题发表于Biopreservation and Biobanking期刊（https://doi.org/10.1089/bio.2023.0035）。

研究显示，通过制作一个将冰晶生长过程近似为二维图像的液膜装置，为后续的图像处理分析提供了基础。同时通过测量二甲亚砜溶液在交流电场条件下的过冷度，可以更准确和客观地量化冰晶的生长过程。

探究不同浓度二甲亚砜溶液在不同交流电场条件下冰晶生长的定量分析结果显示，在一定范围内，较低浓度的二甲亚砜溶液配合足够高的电场频率，其抑制冰晶的效果可能优于较高浓度二甲亚砜溶液配合较低频率的交流电场条件。这对于降低二甲亚砜的毒性具有重要意义。

研究中提出了一种用于冰晶图像语义分割的扩张卷积分割变换器，采用交叉块融合方式，有效融合了多尺度特征，同时保持了局部信息。

实验结果显示，扩张卷积分割变换器比当前主流的语义分割网络SegFormer的分割准确率提高2.1%，mIoU提高1.89%，为冰晶图像分割提供更准确的分割结果。

综合以上实验结果，使用交流电场进行辅助低温保存对于减少冰晶对生物样品的损伤具有重要意义，同时为降低二甲亚砜的毒性提供了可能，也表明交流电场与二甲亚砜溶液之间存在协同作用。这为交流电场在辅助低温保存领域的应用提供了重要的理论依据和实验基础。

撰稿人：叶坤