快速无损，科学家研发出解冻人体组织的新技术

资料来源:elena pavlovich/shutter.com

研究人员开发了一种技术，使他们能够在不破坏组织的情况下快速解冻冷冻的人类和猪的组织样本，这种发展可以帮助人们摆脱等待器官移植的担忧。

低温保存可使组织在液氮温度下长时间保存，并无损伤地恢复。此外，这是科学家们几十年来一直希望在大型组织样本和器官上实现的梦想。

如果这样一个梦想能够实现，这将不仅是科幻小说中长寿技术的实际应用，而且更加可行，因为这种技术使医院能够长期安全地保存器官。

目前，美国平均每天有22人在等待器官移植时死亡。最大的挑战之一不是器官短缺——问题的关键是器官只能在冰袋里保存几个小时，否则会发生不可逆转的损害。

这意味着，尽管捐赠器官的数量足够多，但人们仍然面临着一个巨大的后续问题——人们很难找到与器官相匹配的受体，也很难快速将器官输送给他们。

据估计，每年有超过60%的肺和心脏捐赠用于移植，因为肺和心脏在冰袋中的保存时间不到4小时，因此我们很难及时将器官移植到患者体内。

“只要半数被遗弃的器官能够被有效移植，等待器官移植的名单将在两到三年内消失。”明尼苏达大学的研究小组组长约翰·比朔夫将研究结果发表在《科学转化医学杂志》上。

一个更好的解决办法是将组织储存在零下80摄氏度到零下190摄氏度之间的低温下。

玻璃化是最重要的低温储存技术之一——这意味着生物样品通过超冷冻在零下160摄氏度玻璃化。事实上，像Alcor这样的冷冻公司已经将玻璃化技术应用于人类大脑的储存。

通过玻璃化，我们可以保存器官几年甚至更长时间。这意味着医生可以建立一个器官库，这将使任何需要心肺器官的人获得器官变得更加容易和快捷。

然而，尽管我们已经解决了冷冻的问题，另一个问题是解冻过程会导致冰晶的形成并破坏组织，并且组织也可能在解冻过程中破裂。

过去，研究人员已经成功地证明，解冻可以发生在体积约为1毫升的小组织样本中。然而，随着组织体积增加到与人体器官相似的大小，目前领先的对流技术——通过缓慢的方法解冻——不再有效。

这种情况现在即将改变。明尼苏达大学的研究小组宣布了一项新技术的发展。这项技术允许科学家在不破坏冷冻组织的情况下快速解冻人和猪的组织样本。

“这是第一次有人能够处理更大的生物系统，并在一分钟内成功、快速、均匀地将组织温度升高数百摄氏度，而不损伤组织。”比朔夫说。

研究小组用微粒代替对流来均匀加热组织，这样冰晶就不会形成，组织也不会被破坏。

资料来源:Manuchehrabadi等人，《科学转化医学》(2017年)

为了达到这个目标，科学家将硅涂层的氧化铁颗粒与溶液混合。通过使用外部磁场，混合物产生均匀的热量。

然后，他们使用新的微粒解冻方法和传统的缓慢解冻方法分别解冻50毫升的人和猪组织样品。

与对照组的样品不同，用微粒法解冻的组织每次都没有显示出任何损伤。

您可以看到以下对比:用微粒法解冻的组织位于红线的左侧，而对照组位于右侧:

资料来源:Manuchehrabadi等人，《科学转化医学》(2017年)

然后，熔化后，人们可以很容易地将微粒从样品中洗掉。

研究小组还试图加热一个80毫升的容器，但是容器里没有纸巾。研究人员发现，通过解冻80毫升容器获得的关键数据与较小的样本量相似。这意味着这项技术可以扩大规模。

“简单地说，在1毫升样品中，微粒解冻方法和快速对流解冻方法的可行性和生物力学测试是等效的；在50毫升样品中，微粒解冻法优于快速解冻法。实际上，当样品膨胀到80毫升时，微粒解冻的优势仍然存在。”研究小组写道。

“将来，我们相信微粒解冻法可以应用于1升或更高的组织和器官。”

研究小组承认，如果需要解冻大组织甚至整个器官，必须将颗粒注射到器官或组织中，而不是仅仅浸泡颗粒周围的组织和器官。这可以达到均匀加热的目的。这是研究小组接下来要做的。

迫切需要注意的是，研究小组目前还没有成功地将这项技术应用于器官。因为器官是由不同种类的组织以复杂的方式排列的。

对于这个项目，我们需要做大量的优化和调整。因此，要成功解冻低温保存的器官，我们还有很长的路要走。然而，这是我们第一次成功地将如此大量的组织从低温储存状态解冻，这非常令人兴奋。

蝌蚪工作人员从科学警报，翻译晴空燕，转载必须得到授权。