Исследователи американского университета Миннесоты разработали новый способ разморозки органов без их повреждения. Работа ученых опубликована Science Translational Medicine, а краткое ее изложение приводится в сообщении университета.
Разработанный исследователями способ позволяет равномерно прогревать замороженный орган со скоростью от ста до двухсот градусов Цельсия в минуту. Это в десятки раз быстрее современных способов разморозки.
Криогенная заморозка, или криоконсервация, считается наиболее перспективным способом сохранять донорские органы. Для замораживания донорские органы помещают в специальный раствор — криопротектор. Обычно он изготавливается на основе глицерина или пропиленгликоля. Этот раствор предупреждает образование кристаллов льда, способных повредить клетки органа и сделать его непригодным для дальнейшего использования. Криоконсервация производится при температуре -196 градусов Цельсия в жидком азоте.
Криоконсервация пока используется для замораживания спермы, клеточных культур или преимплантационных эмбрионов. Крупные органы или живые организмы замораживаются относительно редко, поскольку пока не существует надежного способа их безопасной разморозки. Дело в том, что при медленной разморозке переохлажденные органы покрываются кристалликами льда, повреждающими ткани. Если же прогрев ускорить, то органы из-за перепада температур внутри и снаружи просто трескаются.
Новый способ, разработанный американскими учеными, предполагает добавление в раствор-криопротектор наночастиц оксида железа, покрытого пористым диоксидом кремния. Этот материал способен быстро нагреваться под воздействием электромагнитного излучения. Благодаря равномерному размешиванию наночастиц в крипротекторе можно обеспечить их проникновение внутрь донорского органа и при разморозке быстро и равномерно прогревать последний.
Во время экспериментов исследователи использовали крупные сердечные клапаны и кровеносные сосуды животных, подвергнутые криоконсервации в растворе VS55 с добавлением новых наночастиц. Впоследствии для разморозки использовалась установка с индукционной катушкой. Мощность установки составляла от одного до 15 киловатт и изменялась сменой индукционной катушки. Киловаттная мощность использовалась для разморозки образцов в контейнерах объемом один миллилитр, а 15-киловаттная — в 80 миллилитровых контейнерах.
При размораживании катушка генерировала электромагнитное излучение с частотой от ста до 400 килогерц. В ходе эксперимента криоконсервированные образцы были быстро разморожены. Исследование с помощью микроскопии показало, что образцы не получили клеточных повреждений. Контрольные быстрая конвективная и медленная разморозки показали худшие результаты, некоторые из образцов были повреждены.
После успешной разморозки образцы были промыты и проверены на отсутствие наночастиц оксида железа. Контроль ультразвуковым исследованием и магнитно-резонансной томографией наночастиц после промывки образцов не выявили.
В феврале 2016 года исследователи из компании 21st Century Medicine сумели разморозить мозг кролика и свиньи после криоконсервации, сохранив при этом нейронные связи. Для заморозки органов ученые использовали новый метод, получивший название альдегид-стабилизированной криоконсервации. Перед криоконсервацией в мертвый мозг животных подавали фиксирующий раствор на основе глутарового альдегида и криопротектор с добавлением этиленгликоля. Затем мозг животных охладили до −135 градусов Цельсия.
Затем исследователи разморозили мозг животных, удалили фиксирующий раствор и криопротектор, и проанализировали состояние мозга с помощью электронной микроскопии. Оказалось, что замораживание и последующее размораживание не повлияло на микроструктуру синапсов. Они остались нетронутыми. Исследователи полагают, что в перспективе это позволит проводить криоконсервацию мозга с сохранением долговременной памяти.
Автор: Василий Сычёв