在冷冻保存过程中，避免生物样本受到冰晶损伤非常重要。

对于大多数生物来说，身体结冰都是致命的，但是却有部分耐冻生物可以忍受部分体液结冰。如北美的木蛙（阿拉斯加树蛙），在气温降到零度的10分钟内，它的皮肤就开始慢慢结冰，在3个小时内，它的血管、心脏甚至大脑都会停止运作，最极端的情况下，身体的70%都会冻结，变成一个坚硬的小冰雕，但是它并没有死，在气温回升后的几个小时内，木蛙就会自行解冻，满血复活。

借鉴耐寒生物的自适应低温保存方法，对于研发新型天然冷冻保护剂提供了宝贵的思路。

1969年科学家发现抗冻生物体内具有一类特殊的蛋白，称之为控冰蛋白。研究表明控冰蛋白可以与极微小冰晶结合，抑制其生长变大。因此学术界就提出了模仿控冰蛋白制备仿生控冰分子，应用于细胞的冷冻保存。

中科院化学所王健君团队成立于2010年，针对生物样本的冷冻保存，也是从研究控冰蛋白开始的。

王健君团队基于控冰蛋白在结构上具有“两面性”的特点，选择性地将其固定在基底表面，分别研究每一个面与水和冰晶的相互作用，结果表明，控冰蛋白的冰结合面能够促进冰晶形成与生长，而非冰结合面能够抑制冰晶形成与生长，相关研究结果发表在美国科学院志。这一研究揭示了控冰蛋白的作用机制，解决了学术界多年来关于控冰蛋白作用机制的争议，也为仿生控冰分子的系统研究奠定了坚实基础。

在明确控冰蛋白的作用机制之后，团队又提出了仿生控冰分子的设计原则，并进行了大量的实验验证，实现了对冰晶形貌、尺寸和生长速度的有效控制。此外还从实验上探测到临界冰核的存在，这是一个纳米和纳秒尺度下的状态，从而证实了一百多年前Gibbs等人提出的经典成核理论的普适性。王健君团队的上述研究成果发表在国际顶级学术期刊Nature上，引起了国内外的广泛关注。

团队在基础研究取得突破之后，与辅助生殖、细胞治疗、再生医学、畜牧育种等多个领域的伙伴合作，针对卵母细胞、精子、免疫细胞、干细胞、以及多种组织等不同生物样本，形成了系列专用的仿生控冰冷冻保存试剂方案。

团队研发的仿生控冰冷冻保存试剂，摆脱了传统“玻璃化”冷冻技术的束缚，试剂成分安全，不含DMSO，减少对生物样本的损伤；解冻复苏后，细胞等生物样本的的存活率高，存活效果好。