Новый двухэтапный процесс, который безопасно разогревает замороженные ткани с помощью наноразмерных магнитных стержней, может помочь сохранить донорские органы в долгосрочной перспективе. Процедура представляет собой альтернативу текущим ограниченным по времени методам и открывает путь для большего количества спасающих жизни трансплантаций.
Золотым стандартом метода сохранения органов перед трансплантацией является статическое хранение в холоде, которое включает промывку органа консервирующим раствором при температуре от нуля до 4 °C (32–39 °F) перед погружением его в консервирующий раствор при той же температуре. Однако этот метод обеспечивает лишь короткое окно для трансплантации, в зависимости от типа органа.
Витрификация предлагает способ долгосрочного, безвредного сохранения органов. В отличие от обычного замораживания, которое заставляет жидкости переходить в кристаллическое состояние, витрификация использует криопротекторный агент для сохранения жидкостей в стекловидном, аморфном состоянии, когда температура падает и молекулы замедляются. Проблема в том, что для предотвращения образования кристаллов льда необходим равномерный и быстрый нагрев. Теперь исследователи из университетов Миннесоты и Калифорнии, Риверсайд, разработали двухэтапный метод безопасного и быстрого размораживания и повторного нагревания органов с использованием наноразмерных магнитных стержней.
Недавно исследователи продемонстрировали, что кластеры наночастиц оксида железа, подвергнутые воздействию переменного магнитного поля, генерируют достаточно тепла для быстрого размораживания тканей животных, хранящихся при температуре -238 °F (-150 °C) в растворе, содержащем криозащитный агент и наночастицы. Как? Воздействие на электропроводящий материал, такой как оксид железа, быстропеременного магнитного поля приводит к созданию в материале вихревых токов. Сопротивление, ощущаемое вихревыми токами, сосредоточенными на поверхности материала, вызывает джоулевый или резистивный нагрев.
Хотя предыдущий эксперимент был успешным, исследователи были обеспокоены тем, что неравномерное распределение наночастиц в тканях может привести к локализованным «горячим точкам», что приведет к повреждению тканей и токсичности, вызванной расплавленным криозащитным агентом. Поэтому они добавили второй шаг.
Двухэтапный процесс повторного нагревания витрифицированных органов с использованием наноразмерных магнитных стержнейЛю и др.
Исследователи протестировали новый и улучшенный метод на тканях животных, погруженных в раствор, содержащий наночастицы оксида железа (Fe3O4@SiO2), покрытые кремнием, и криопротектор, а затем замороженных жидким азотом. Как и прежде, они использовали переменное магнитное поле для быстрого повторного нагрева тканей. Но на этот раз, когда образцы приближались к точке плавления криопротектора, исследователи применили к образцу горизонтальное магнитное поле, которое прерывало наночастицы, перестраивая их и замедляя выработку тепла.
Исследователи отметили, что в областях ткани с большим количеством наночастиц нагрев замедлялся быстрее всего, что развеяло их опасения по поводу развития опасных горячих точек. После тестирования двухэтапного процесса на сонных артериях свиньи более 80% клеток оставались жизнеспособными после повторного нагревания в течение нескольких минут, что говорит о том, что процесс был быстрым и безопасным.
В национальном списке ожидания на пересадку органов в США находится более 100 000 человек, и каждые восемь минут в список добавляется еще один человек. Исследователи говорят, что возможность тонкой настройки повторного нагревания тканей с помощью их процедуры приближает нас к долгосрочному сохранению органов и, как они надеются, к возможности выполнять больше спасающих жизни трансплантаций органов.
Исследование было опубликовано в журнале Nano Letters.
