冷冻保存是一种利用冷冻保护剂将生物物质（主要是细胞和组织）冷却到非常低的温度，以实现长期储存并按需使用的过程[7,139,256]。冷冻保存还提供了其他关键优势，如便于样本运输、降低总体成本，并与使用新鲜样本相比减少研究结果的变化[17,33,357]。确保细胞在解冻后的存活率和功能性至关重要[26,204,297]。细胞在冷冻保存过程中会经历不同的压力。最致命的压力发生在冷却到中等零下温度（-15°C至-60°C）以及从这些温度恢复的过程中，这意味着细胞需要承受这种压力两次[205]。细胞在冷冻保存后的存活取决于它们在冻/解冻过程中抵抗这些压力的能力。因此，建立优化良好的冷冻保存方法以减少细胞的压力并保护其免受冻/解冻损伤是至关重要的[18]。成功的冷冻保存取决于识别影响解冻后存活的关键参数，这些参数包括：i）细胞对冻/解冻压力的反应；ii）冷却和加热速率；iii）冷冻保护剂及其浓度和添加/去除程序；iv）细胞外冰核的形成；以及v）冷却曲线（中断冷却协议）[331]。优化这些关键参数对于设计和改进冷冻保存协议是不可或缺的[280]，并且为每种细胞类型定制协议对于确保最佳结果至关重要[139,359]。
在这篇综述文章中，我们详细研究了影响细胞解冻后存活率和功能的一个重要参数——冷却曲线[17,331]。冷却曲线通常由中断冷却协议定义；因此，冷却曲线决定了细胞如何被冷却到不同的零下温度，以及在什么温度下应中断冷却并将细胞迅速投入液氮中（急冷温度）[154]。急冷温度是冷冻保存中的一个关键因素，它显著影响细胞解冻后的存活率，这突显了冷冻保存研究中决策的重要性，以及为每种细胞类型进行仔细优化的必要性[4,34,119,127,145,151,152,277,314,330]。中断冷却协议有几个优点，包括：i）确定将细胞冷却到不同零下温度的最佳方式（缓慢或快速）；ii）如果需要缓慢冷却，应在什么温度停止冷却并将细胞投入液氮；iii）如果需要快速冷却，应在什么温度停止快速冷却，并在将细胞投入液氮之前将其保持在恒定温度下多长时间[280,331]。
本综述重点关注在细胞外冰存在的情况下通过中断冷却进行冷冻保存。因此，其他冷冻保存策略，如玻璃化[41,91,92,135,189]、等容冷却[65,286]和延长时间过冷[30,62,63,132]，不在本综述的范围内。尽管中断冷却协议对于实现成功的冷冻保存至关重要，但往往没有详细描述。尽管许多研究人员已经使用这些协议来优化不同细胞和生物物质的冷冻保存，但其中一些重要的特性尚未得到充分强调。因此，我们汇集了传统和新的研究，以及那些使用中断冷却协议并报告了显著结果的研究，以展示中断冷却协议的实际应用效果。例如，当McGann使用分级冻结方法冷冻仓鼠成纤维细胞时，他能够阐明渗透性和非渗透性冷冻保护剂（CPAs）对细胞的保护方式不同，从而表明根据所使用的CPA类型，需要控制不同的温度范围[214]。这个例子展示了中断冷却协议（分级冻结）在理解这一关键冷冻生物学概念方面的益处。我们还注意到研究人员出于不同的目的使用了中断冷却协议，并在综述中突出了这些目的。由于所有生物体的中断冷却研究范围过于广泛，无法在一篇综述文章中涵盖，因此本文重点讨论了悬浮细胞的情况。对于其他生物体，我们仅简要提及。在详细讨论中断冷却协议之前，我们首先简要介绍了影响解冻后存活率和功能的其他关键参数。本节的最后将进行关于中断冷却协议的全面讨论。
