红细胞作为临床救治的核心资源，其保存技术是研究者们一直努力的方向。目前常规4℃冷藏条件下，红细胞仅能保存35-42天，而深低温冰冻保存虽可延长至10年以上，却面临着溶液损伤、胞内冰晶损伤及复温重结晶损伤等多重挑战，且高浓度保护剂的添加与去除过程繁琐，大大增加临床前处理成本与时间。如何实现安全、长期、大体积的红细胞保存，仍是世界性的输血难题。

为解决这一难题，西安交通大学仿生工程与生物力学研究所（BEBC）徐峰教授与陆军军医大学第一附属医院输血科姚春艳教授团队在国际期刊《Journal of Biological Engineering》上发表题为《Engineered supercooling systems for enhanced long-term preservation of large-volume red blood cells in commercial blood bags》的研究论文，首次在商用PVC血袋中成功实现了100ml级大体积红细胞的长期“过冷保存”，将红细胞保存时间延长至63天，并显著提升了输血后的细胞存活率与功能完整性。

研究内容简介：

“过冷”是指液体在低于冰点的温度下仍保持液态的状态。利用这一现象保存细胞，可避免冰晶形成导致的物理损伤，同时大幅降低细胞代谢速率。然而，实现血细胞大体积、长时间、稳定可控的过冷保存极为困难，尤其是使用柔软易变形的临床血袋时，冰晶极易形成，很难实现长期过冷保存。

该研究团队通过一系列协同创新的工程化策略，成功攻克了大体积红细胞过冷保存的核心难题：首先利用石蜡油密封技术，在红细胞悬液表面形成隔离层，有效阻隔气-液界面以消除冰晶形核的“温床”；同时，通过将柔性PVC血袋固定于刚性基板（如泡沫板）上，显著增强了血袋的结构稳定性，防止因外力或温度波动导致的油层破裂；进一步泡沫板的低导热性能，将存储期间的温度波动控制在极低范围，为红细胞提供了长期稳定的过冷环境。

图1红细胞过冷保存示意图

经过长达63天的过冷保存，研究团队从多个维度评估了红细胞的保存质量：葡萄糖代谢更慢，乳酸积累更少，ATP和2,3-DPG等重要能量与携氧物质水平显著高于对照组，过冷保存的红细胞仍维持典型的双凹圆盘形态，而对照组则出现大量棘状变形和碎片化，该保存策略有效规避了传统冻存中冰晶形成对红细胞膜结构的破坏，同时减少了保护剂添加与去除过程中的渗透损伤，显著提升了红细胞的回收率与功能完整性。该研究的核心突破在于实现了商用血袋中大体积红细胞的高效长期保存。与传统方法相比，该技术无需对现有血袋与储存设备进行大规模改造，更易实现临床转化与推广。这一研究成果对临床输血与应急保障具有重要意义。在稀有血液资源保存方面，其可大幅降低因储存期短导致的血液报废率；在重大公共事件与战时应急场景中，能为大规模血液储备提供技术支撑，缩短应急用血的临床准备时间。《Journal of Biological Engineering》作为生物工程领域的权威开源期刊，其对该成果的收录，彰显了该技术在生物保存领域的学术价值与应用潜力。这项研究是工程学交叉融合在输血医学领域的一次成功实践，本论文通过工程化的热-力控制策略，让红细胞在‘深度休眠’中保持活力，为未来建立更安全、高效、可持续的血液保障体系提供了全新的技术路径。

陆军军医大学第一附属医院输血科刘奇实验师和王世春副研究员为论文的共同第一作者，西安交通大学仿生工程与生物力学研究所（BEBC）徐峰教授与陆军军医大学第一附属医院输血科姚春艳主任为论文的共同通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金、重庆市自然科学基金、国家重点研发计划和陕西省“三秦学者”创新团队支持计划等项目支持。

更多信息请访问：https://doi.org/10.1186/s13036-025-00510-2