渗透性冷冻保护剂多是一些小分子物质，可以透过细胞膜渗透到细胞内。

渗透性冷冻保护剂主要包括二甲基亚砜、甘油、乙二醇、丙二醇、乙酰胺、甲醇等。其保护机制是在细胞冷冻悬液完全凝固之前，渗透到细胞内，在细胞内外产生一定的摩尔浓度，降低细胞内外未结冰溶液中电解质的浓度，从而保护细胞免受高浓度电解质的损伤同时。细胞内水分也不会过分外渗，避免了细胞过分脱水皱缩。

在使用渗透性冷冻保护剂时，需要一定时间进行预冷，在细胞内外达到平衡以起到充分的保护作用。

目前使用较多的是二甲基亚砜、甘油、乙二醇和丙二醇等。

非渗透性冷冻保护剂一般是些大分子物质，不能渗透到细胞内。

非渗透性冷保护剂主要包括聚乙烯吡咯烷酮、蔗糖、聚乙二醇、葡聚糖、白蛋白及羟乙基淀粉等。

保护机制的假设很多，其中一种可能是聚乙烯吡咯烷酮等大分子物质可以优先同溶液中的水分子相结合，降低溶液中自由水的含量，使冰点降低，减少冰晶的形成;同时，由于其分子量大，使溶液中电解质浓度降低，从而减轻溶质损伤。

​冻存保护剂是指可以保护细胞免受冷冻损伤的物质(常为溶液)。

细胞悬液中加入冷冻保护剂可保护细胞免受溶液损伤和冰晶损伤。冷冻保护剂同溶液中的水分子结合，发生水合作用，弱化水的结晶过程使溶液的粘性增加从而减少冰晶的形成，同时冷冻保护剂可以通过在细胞内外维持一定的摩尔浓度，降低细胞内外未结冰溶液中电解质的浓度，使细胞免受溶质的损伤。

冷冻保护剂根据其是否穿透细胞膜可分为渗透性和非渗透性两类。

冰晶损伤:因细胞内部结冰而导致的细胞损伤;

溶液损伤:因保存溶液中溶质浓度升高而导致的细胞损伤;

渗透性冷冻保护剂:可以渗透到细胞内，一般是一些小分子物质，主要包括甘油、DMSO、乙二醇、丙二醇、乙酰胺、甲醇等;

非渗透性冷冻保护剂:不能渗透到细胞内，一般是写大分子物质，主要包括聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、蔗糖、聚乙二醇、葡聚糖、白蛋白以及羟乙基淀粉等。