高升降溫速率是實現細胞無冰凍融的關鍵技術途徑。本研究研制了一套基于藍寶石的超快速固體表面冷凍-激光復溫凍融可視化系統，開展了不同冷凍保護劑組分和體積以及不同激光能量下的液滴凍融實驗研究。結果表明：冷凍操作時該系統可實現1 μL體積混合低溫保護劑［1.5 mol/L丙二醇（PG）+ 1.5 mol/L乙二醇（EG）+ 0.5 mol/L海藻糖（TRE）］的降溫速率高達9.2×103 ℃/min，且1～8 μL容積范圍的液滴均可實現玻璃化冷凍；經過比對多種冷凍保護劑配比濃度，等比例混合滲透性保護劑和海藻糖的組合具有最好的玻璃化冷凍效果和更均勻的結晶特性。在復溫操作時，首次測得400～1 200 W激光功率作用下含有金納米顆粒的玻璃態液滴的升溫曲線，速率高達106 ℃/min量級。依據不同功率復溫過程的液滴圖像，明確了實現微米級分辨率無冰復溫的激光功率范圍為1 400～1 600 W。本文工作同步實現了液滴的超高速升降溫、瞬態可視化觀察和溫度測量，為判斷液滴無冰凍融提供了技術手段，有利于促進生物細胞和組織超快速凍融技術的發展。