低温为什么可以进行生物样品的保存？主要是因为：水份是生物样品里的主要成份，而在深低温，即温度低于-８0℃，水存在晶体状态和玻璃态２种物理方式。而从热力学角度分析，水的这２种状态的水分子都具有---的粘度，并且几乎不会扩展。水的这个在深低温下几乎不会扩散的特性为生物样品的低温保存提供了可能。深低温状态下水存在的晶体状态和玻璃态２种状态，低温保存也同样分为慢速降温和快速降温（玻璃化）２种方式。

慢速降温保存通常采用“两步法”，即步先将生物样品采用某个较慢的降温速率降温到 -80℃并维持一段时间，然后第二步再将己经处于 -80℃状态的生物样品直接投入液氮罐里（ -196℃）进行深低温的长期保存。慢速降温法的实质是使用较慢的降温速率，使得降温过程中细胞内的水逐渐脱离细胞，以达到减少细胞内冰晶形成的概率的目的，从而提高细胞的存活率。他的优势是所用的冷冻保护剂浓度较低，只需要3%-20%左右，但容易造成冷损伤和渗透压失衡。