La méthode habituelle pour congeler une cellule vivante ressemble à une tentative de lui enfiler un scaphandre : il faut d'abord introduire une substance protectrice à l'intérieur, mais pendant qu'elle traverse la membrane, la cellule peut éclater à cause du choc osmotique ou être empoisonnée par les produits chimiques.
La nouvelle approche propose de ne pas introduire d'antigel prêt à l'emploi, mais de l'assembler sur place. Des « pièces de construction » inoffensives – de petites molécules qui, en elles-mêmes, n'affectent presque pas la pression osmotique et ne sont pas toxiques – pénètrent dans la cellule. Elles peuvent y entrer passivement ou par endocytose. Ensuite, lorsque la congélation commence, la pression dans le volume clos (par exemple, un récipient ou la cellule elle-même) augmente brusquement. Cette pression décompose les pièces en molécules actives de cryoprotecteur – et la protection apparaît exactement au moment où elle est nécessaire.
L'idée clé est que l'état « décomposé » occupe moins de place que l'état « assemblé ». Ainsi, lorsque la pression augmente, l'équilibre se déplace vers la décomposition.
Ce mécanisme fonctionne aussi bien lors de la congélation à volume constant (la pression apparaît d'elle-même à cause de l'expansion de la glace) que sous pression externe dans un système ouvert.
Cette approche permet de séparer le transport de la substance à travers la membrane de la protection elle-même : la cellule n'a pas besoin d'accumuler à l'avance des molécules actives qui pourraient être nocives. Au lieu de cela, elle reçoit sa protection en synchronisation avec le refroidissement, sans charge préalable.
Lorsque l'eau gèle dans un volume clos, la pression peut atteindre des centaines d'atmosphères – assez pour décomposer de nombreux « jeux de construction » chimiques.