Стремясь продлить жизнеспособность человеческих тканей, исследователи сообщают о своих усилиях по содействию полному замораживанию, а не охлаждению и последующему размораживанию органов, что потенциально может спасти жизнь. Они демонстрируют успешное согревание живых тканей магнитными наночастицами.
По данным Сети закупок и трансплантации органов, по состоянию на август 2024 года более 114 000 человек находятся в национальном списке ожидания трансплантации в США, и около 6 000 ежегодно умирают до получения пересадки органов. Одной из причин является потеря органов в холодильнике во время транспортировки, когда задержки приводят к их преждевременному нагреванию. Были разработаны методы быстрой заморозки органов для более длительного хранения без риска повреждения от образования кристаллов льда, но кристаллы льда также могут образовываться во время нагревания. Чтобы решить эту проблему, Ядонг Инь и его коллеги разработали метод, известный как нанонагревание, впервые опробованный его коллегой Джоном Бишофом. Суть в том, чтобы использовать магнитные наночастицы и магнитные поля для быстрого, равномерного и безопасного размораживания замороженных тканей.
Недавно Инь и его команда разработали магнитные наночастицы – по сути, чрезвычайно крошечные стержневые магниты, которые при воздействии переменных магнитных полей выделяют тепло. И это тепло быстро оттаивало ткани животных, хранившиеся при температуре –238 градусов по Фаренгейту (–150 градусов по Цельсию) в растворе наночастиц и криопротектора.
Однако исследователи обеспокоены тем, что неравномерное распределение наночастиц в тканях может вызвать перегрев в местах скопления частиц, что может привести к повреждению тканей и токсичности от криопротектора при повышенных температурах.
Чтобы снизить эти риски, исследователи продолжили свои исследования, работая над двухступенчатым подходом, который более точно контролирует скорость нанонагревания. Они описывают этот процесс так:
- Культивируемые клетки или ткани животных погружали в раствор, содержащий магнитные наночастицы и криопротекторное вещество, а затем замораживали жидким азотом.
- На первом этапе оттаивания, как и прежде, переменное магнитное поле инициировало быстрое разогревание тканей животных.
- По мере того, как образцы приближались к температуре плавления криопротектора, исследователи применили горизонтальное статическое магнитное поле.
- Второе поле перестроило наночастицы, эффективно тормозя производство тепла.
Нагрев замедлился быстрее всего в областях с большим количеством наночастиц, что ослабило опасения по поводу проблемных горячих точек. Применяя метод к культивируемым фибробластам кожи человека и сонным артериям свиньи, исследователи отметили, что после повторного нагрева в течение нескольких минут жизнеспособность клеток оставалась высокой, что доказывает что размораживание было быстрым и безопасным.
По словам исследователей, способность тонко контролировать согревание тканей приближает нас на один шаг к долгосрочному криоконсервированию органов и надежде на большее количество трансплантаций, спасающих жизни пациентов.
Источник: https://phys.org/news/2024-09-scientists-magnetic-nanotech-safely-rewarm.html
