生物樣本庫中用于提取生物大分子的組織樣本一般直接投入液氮，并儲藏在液氮或者-80℃冰箱。目前認為低溫下基本不會發(fā)生生物大分子的降解，樣品可以用于各種分子檢測。但是由于RNA與蛋白質的不穩(wěn)定性，長時間保存也可能帶來不同程度的降解。
 

　　添加低溫保護劑保存可以使細胞保持活性，但是由于冰晶損傷、滲透壓損傷及保護劑等外來物質的添加，不可避免會給細胞帶來一定程度的損傷。這些損傷可以是形態(tài)上的，也可以是功能上的，還可以是細胞內生物大分子的降解或突變等。
 

　　低溫對細胞、組織形態(tài)結構及功能的影響
 

　　低溫保存過程中由于冰晶的形成和滲透壓的改變，會引起細胞膜的受損和皺縮，進而也會導致細胞、組織形態(tài)和功能發(fā)生改變。有大量實驗表明細胞膜和細胞器的受損與胞內冰晶的形成具有很大關系。而樣本庫目前采用的直接凍存法會破壞細胞膜，使細胞和組織喪失正常的功能，不再加以探討。
 

　　低溫對生物大分子的影響
 

　　低溫保存技術對生物大分子的影響直接決定了該技術能否應用于生物樣本庫。只要生物樣本置于低于正常生理溫度的環(huán)境下，都會對細胞產(chǎn)生寒冷刺激，這種來自外界的刺激會對細胞正常的生理代謝產(chǎn)生影響，從而影響生物大分子的質量或表達，只是由于溫度高低和時間長短的不同，影響大小會有差異。從分子水平來看，冷凍對膜磷脂、蛋白質和核酸的影響是通過改變疏水和親水反應決定的結構實現(xiàn)的。
 

　　低溫對DNA的影響
 

　　對生物樣本中DNA的關注集中在基因信息的完整性與突變。目前認為直接凍存法能比較好的保存DNA信息。研究表明生物樣本庫中保存的腫瘤組織保存5年之內，DNA分子的完整性與質量均未受影響。宋博等采用改進后的單細胞凝膠電泳(SCGE)對-80 ℃條件下保存不同時間的精子DNA進行分析，認為冰凍對精子質量無顯著影響。而Fairbairn等的研究認為直接冰凍會使組織DNA受損，但是儲藏時間的延長并不會引起損傷加劇。Ross等的研究則認為血液樣本直接凍存在-70℃后再提取DNA比提取DNA后再凍存產(chǎn)量要減少25%。因此直接凍存法對DNA的影響根據(jù)儲藏對象的不同還是存在差異的。
 

　　低溫對RNA的影響
 

　　直接凍存法與凍存時間對RNA的影響研究也是主要集中在完整性，普遍認為保存較長時間后會發(fā)生降解，并且和保存對象的特征有關。認為RNA與蛋白質分子在低溫保存1-2年內尚不影響癌基因表達的分析結果，但低溫保存3年或以上的標本中RNA及蛋白質均有不同程度降解。路俊鋒研究認為直接凍存法(離體30min內直接放入-80 ℃冰箱)保存的腦膠質瘤組織比瘤周組織RNA的降解程度小，這說明同樣的保存方法對不同組織RNA具有不同的保存效果。Olivier研究表明RNA儲存在-140 ℃，RIN值變化與時間長短之間無顯著關系。而在-80℃儲藏8個月后，濃度為250 ng/μL時RNA完整性保存完好，而濃度為25 ng/μL時顯著降解。Botling等評估了復溫對直接凍存的組織樣本中RNA的完整性和基因表達的影響，認為RNAlater能更有效的阻止RNA的降解，而冷凍組織復溫后30min以上會發(fā)生較大程度的降解，并伴有FOS和BCL-2基因表達的變化。
 

　　低溫對蛋白質的影響
 

　　低溫對蛋白質的影響比較大，有針對酶功能、二級結構、表達量等多方面的研究，多數(shù)研究還是認為低溫會對蛋白質帶來一定的影響。
 

　　MMP-9(基質金屬蛋白酶-9)，是一種在臨床研究中用于檢測心血管風險的標志物，Rouy等發(fā)現(xiàn)血漿儲藏在-80℃，MMP-9會隨著時間的延長發(fā)生降解，24個月后下降到65%，43個月后下降到1%。
 

　　冷凍時細胞內的蛋白由于暴露在高濃度的溶液中會發(fā)生不可逆的結構轉變。蛋白會由于ROS的產(chǎn)生受到自由基影響，還會由于在冷凍復溫過程中溶酶體膜破裂釋放出的蛋白酶而降解。Feridoun的研究結果也表明凍存后的肺癌和乳腺癌細胞表面蛋白表達量下調。
 

　　一些蛋白質可能會在很低的溫度下（＜-80 ℃）保持活性。因此，當生物樣本貯存在水還具有流動性且蛋白也具有活性的溫度下時，也會導致其降解。
 

　　低溫對脂類的影響
 

　　脂類物質作為生物標記物用于分子診斷等檢測的主要是游離脂肪酸，侯文華等的研究認為血清樣本4℃下放置4 h血清游離脂肪酸濃度與即刻結果無統(tǒng)計學差異，而放置8h、24 h、48 h后均明顯升高，-20℃冷凍條件下放置24 h后血清游離脂肪酸濃度與即時結果之間無統(tǒng)計學差異，而放置48h后與即時濃度之間有統(tǒng)計學差異。
 

　　細胞膜主要是由雙層磷脂膜構成，當希望保存完整細胞結構時就必須考慮低溫對脂肪帶來的影響，并且冷凍造成的脂類物質的變化可能會導致細胞生存環(huán)境的變化。
 

　　冷凍會改變脂肪的物理狀態(tài)，從而改變其組織結構和流動性，因此細胞膜的磷脂雙分子層結構會發(fā)生變化。Wolkers的團隊對冷凍和冷藏時細胞磷脂膜的損傷做了深入的研究，發(fā)現(xiàn)紅細胞在4 ℃冷藏5天后，會出現(xiàn)多重急劇的膜相轉移，這說明膜磷脂發(fā)生了相分離。