Cercetătorii au descoperit o metodă de congelare a organelor pentru transplant fără crăpături
Congelarea biologică, procesul de conservare a țesuturilor biologice prin răcirea acestora la temperaturi extrem de scăzute, pare adesea un concept desprins din science fiction.
În realitate, oamenii de știință studiază și rafinează această tehnică de aproape un secol. Progresele au fost lente timp de decenii, dar în 2023, cercetătorii de la Universitatea din Minnesota au realizat cu succes transplantul unui rinichi congelat într-un alt șobolan. Această realizare a demonstrat că organele congelate ar putea fi utilizate în viitor pentru transplanturi umane.
Cu toate acestea, conservarea organelor mai mari rămâne o provocare majoră. Una dintre cele mai mari probleme este crăparea, care poate apărea atunci când țesuturile sunt răcite prea repede. Aceste fracturi pot deteriora organul și îl pot face inutilizabil, ceea ce face prevenirea crăpăturilor o țintă critică pentru avansarea conservării și transplantului de organe.
O echipă de la Universitatea Texas A&M, condusă de Dr. Matthew Powell-Palm, a introdus o nouă abordare destinată să abordeze această problemă. Cercetarea lor conturează o metodă care ar putea reduce probabilitatea de crăpare în timpul congelării.
Vitrificarea și rolul temperaturii de tranziție a sticlei sunt esențiale pentru a menține organele viabile în afara corpului pentru perioade mai lungi. Această tehnică implică răcirea țesutului într-o soluție specializată până când acesta ajunge într-o stare asemănătoare sticlei. În această condiție, celulele sunt efectiv „congelate în timp” fără a forma cristale de gheață dăunătoare.
Compoziția soluției de vitrificare joacă un rol esențial în supraviețuirea țesutului pe durata procesului. Prin ajustarea acestei amestecuri, cercetătorii pot analiza modul în care diferitele proprietăți influențează riscul de crăpare.
„În acest studiu, am investigat diferite temperaturi de tranziție a sticlei, pe care le considerăm a juca un rol dominant în crăpare”, a declarat Powell-Palm. „Am aflat că temperaturile mai mari de tranziție a sticlei reduc probabilitatea de crăpare.”
Această descoperire oferă oamenilor de știință o direcție mai clară pentru îmbunătățirea metodelor de congelare. Prin dezvoltarea soluțiilor de vitrificare pe bază de apă cu temperaturi mai mari de tranziție a sticlei, cercetătorii ar putea proteja mai bine organele de daunele structurale în timpul congelării.
„Crăparea este doar o parte din problemă”, a spus Powell-Palm. „Soluțiile trebuie să fie, de asemenea, biocompatibile cu țesutul.”
Progresele în congelare depășesc cu mult medicina transplantului. Tehnicile de conservare îmbunătățite ar putea sprijini conservarea faunei sălbatice și a biodiversității, pot îmbunătăți stocarea vaccinurilor și pot contribui la reducerea risipei alimentare. Deoarece metoda poate prelungi viabilitatea materialelor biologice, are potențialul de a beneficia multe domenii ale cercetării și aplicațiilor științelor vieții.
„Acest studiu oferă o contribuție fundamentală la înțelegerea termodinamicii soluțiilor pe bază de apă”, a afirmat coautorul Dr. Guillermo Aguilar. „Aștept cu nerăbdare rezultate mai încurajatoare în această direcție, care vor duce în cele din urmă la o viabilitate crescută a sistemelor biologice de toate dimensiunile – de la celule individuale la organe întregi.”
Studiul a implicat și pe Dr. Soheil Kavian, studentele la doctorat Crystal Alvarez și Ron Sellers, precum și studentul de licență Gabriel Arismendi Sanchez, toți din departamentul de inginerie mecanică.
„La baza ingineriei mecanice se află înțelegerea modului în care funcționează un sistem – orice sistem. Acest proiect integrează chimia fizică, fizica sticlei, termomecanica și criobiologia”, a spus Powell-Palm. „Acești studenți au realizat o muncă extraordinară aplicând gândirea holistică pe care o necesită ingineria mecanică în acest domeniu.”
