新鮮週期移植後，胚胎學家會將剩餘的胚胎進行優選並冷凍，目的是為患者提供儘可能多的移植機會，保證胚胎被充分利用。部分患者由於存在過度刺激的風險或子宮內膜容受性不佳，新鮮週期不適宜移植，那麼就需要進行全胚冷凍。
冷凍後的胚胎被保存於液氮中，在零下196℃的環境裡，胚胎的生命活動幾乎靜止，理論上能夠存放百年之久，並且凍存時間長短不會影響胚胎質量。但胚胎冷凍技術自出現至今只經過了大約20年，因此儲存時間最長的凍胚胎距今也只有20年左右。解凍後，絕大部分胚胎能夠恢復冷凍前的狀態並重新開始活躍的生命活動。
目前最常使用的冷凍方法是玻璃化冷凍。玻璃化冷凍，顧名思義，就是讓細胞形成類似“玻璃”的結構，原理是以高濃度冷凍保護劑置換水分子，令細胞質黏度升高。這樣做的好處是在快速降溫與復溫過程減少了細胞中冰晶的形成，避免了冷凍和解凍過程中的機械損傷。胚胎玻璃化冷凍、解凍試劑配方和冷凍方法都日臻完善，解凍移植的妊娠率及畸形率也與新鮮週期沒有差別，因此玻璃化冷凍已被各大中心廣泛應用於儲存胚胎。
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