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Die Vorbereitung und die langsame Abkühlung dient insbesondere dem Austausch von Zellwasser mit einem Gefrierschutzmittel (z. B. Propandiol).
Ziel dieses langsamen Einfrierverfahrens ist es, die Zellen weitestgehend zu entwässern und damit die beim Gefrieren zwangsläufig auftretende Kristallbildung des Wassers in den Zellen zu vermeiden. Bedingt durch die Volumenvergrößerung des gefrorenen Wassers besteht die Gefahr, dass die Zellen platzen und zugrunde gehen. Je nach Entwicklungsstadium der einzufrierenden Zellen erreicht man hierbei Überlebensraten von 30% bis 70%. Insbesondere Metaphase-II-Stadien (reife Eizellen) und Blastocystenstadien(5 – 6 Tage alte Embryonen) reagieren auf langsame Einfrierverfahren sehr empfindlich.
Die Vitrifikation ist in der Fortpflanzungsmedizin des Menschen eine neue Kryokonservierungsmethode bei der ein ultraschnelles Einfrierverfahren durchgeführt wird, das auf Abkühlraten bzw. Einfrierraten von > -10000° C/Min. beruht. Die Eizellen werden zunächst über mehrere Entwässerungsschritte auf das Einfrieren vorbereitet (Dauer ca. 12 – 15 Min.), um dann nach Aufnahme in spezielle Kryogefäße, direkt in flüssigen Stickstoff getaucht und ultraschnell tiefgefroren zu werden. Dieses Vorgehen führt zu einer „Vitrifikation“ = „Verglasung“ des Zellinnern (lateinisch „vitrum“ = das Glas), wodurch eine Auskristallisierung des Restwassers durch Bildung eines gelartigen Zustandes vermieden wird und die Gefahr der Zellzerstörung geringer ist.
Insbesondere bei unbefruchteten Eizellen und Blastozysten scheint die Vitrifikation gegenüber der langsamen Einfriermethode klare Vorteile zu bieten, da hier z. T. deutlich höhere Überlebensraten erzielt werden können.