Ученые из Калифорнийского университета в Риверсайде разработали инновационную технику, способную продлить срок хранения человеческих тканей для трансплантации. Они использовали магнитные наночастицы для быстрого и равномерного размораживания органов. Метод было решено назвать «нанопрогревом».
Каждый день люди умирают в ожидании пересадки органа. Время имеет большое значение не только для тех, кто ожидает получение органов, но и для самих органов, которые могут быстро испортиться во время транспортировки.
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.
Безопасное прогревание замороженных органов с помощью магнитного тепла может означать, что донорские органы могут быть сохранены на более длительный срок.
Исследование было опубликовано в журнале Nano Letters.
Новый двухэтапный процесс, который безопасно нагревает замороженные ткани с помощью наноразмерных магнитных стержней, может помочь сохранить донорские органы в долгосрочной перспективе. Эта процедура является альтернативой нынешним методам с ограниченным по времени временем и прокладывает путь к большему количеству жизненно важных трансплантаций.
Золотым стандартом метода сохранения органов перед трансплантацией является статическое хранение в холоде, которое включает в себя промывку органа консервационным раствором при температуре от нуля до 4 °C перед погружением его в консервационный раствор при той же температуре. Однако этот метод предоставляет лишь короткое окно для трансплантации, в зависимости от типа органа.
Витрификация предлагает средство долгосрочного сохранения органов без повреждений. В отличие от обычной заморозки, которая приводит к переходу жидкостей в кристаллическое состояние, при витрификации используется криопротекторное вещество, чтобы поддерживать жидкости в стеклообразном, аморфном состоянии при падении температуры и замедлении молекул. Проблема в том, что нужен равномерный и быстрый нагрев, чтобы предотвратить образование кристаллов льда. Исследователи из университетов Миннесоты и Калифорнии разработали двухэтапный метод безопасного и быстрого размораживания и прогревания органов с использованием наноразмерных магнитных стержней.
Исследователи недавно продемонстрировали, что кластеры наночастиц оксида железа, подвергшиеся воздействию переменного магнитного поля, генерируют достаточно тепла для быстрого размораживания тканей животных, хранящихся -150 °C в растворе, содержащем криопротектор и наночастицы. Как? Воздействие быстро переменного магнитного поля на электропроводящий материал, такой как оксид железа, приводит к образованию вихревых токов в материале. Сопротивление, ощущаемое вихревыми токами, сосредоточенными на поверхности материала, вызывает резистивный нагрев.
Несмотря на то, что предыдущий эксперимент был успешным, исследователи были обеспокоены тем, что неравномерное распределение наночастиц в тканях может вызвать локализованные «горячие точки», что приведет к повреждению тканей и токсичности, вызванной расплавленным криопротекторным агентом. Итак, они добавили второй шаг.
Исследователи протестировали новый и улучшенный метод на тканях животных, погруженных в раствор, содержащий наночастицы оксида железа с силиконовым покрытием (Fe3O4@SiO2) и криопротекторное средство, а затем замороженных жидким азотом. Как и раньше, они использовали переменное магнитное поле для быстрого прогревания тканей. Но на этот раз, когда образцы приблизились к температуре плавления криопротектора, исследователи применили к образцу горизонтальное магнитное поле, которое прервало наночастицы, перестроив их и замедлив производство тепла.
Исследователи отметили, что в областях тканей с большим количеством наночастиц нагревание замедляется быстрее всего, что развеивает их опасения по поводу развития повреждающих горячих точек. После тестирования двухступенчатого процесса на сонных артериях свиньи, более 80% клеток остались жизнеспособными после повторного нагрева в течение нескольких минут, что говорит о том, что процесс был быстрым и безопасным.
Исследователи говорят, что возможность точной настройки прогревания тканей с помощью их процедуры приближает нас к долгосрочному сохранению органов и, как они надеются, к возможности проводить больше жизненно важных трансплантаций органов.
Понравилась статья? Поделитесь с друзьями!
Без активной гиперссылки на материал Sauap.org копирование запрещено!
