Метод, известный как наноразогрев, для безопасного разогрева замороженной для трансплантации ткани разработала команда американских ученых из Калифорнийского университета (Риверсайд) и университета Миннесоты (Миннеаполис), 4 сентября сообщает отдел новостей Американского химического общества (ACS).

Не каждый пациент, которому жизненно необходима пересадка органов, успевает дождаться донорского материала. Однако время дорого не только для тех, кто ожидает пересадки органов, но и для самих органов, которые могут испортиться во время транспортировки.

Стремясь продлить жизнеспособность человеческих тканей, предназначенных для трансплантации, команда провела исследование с полной заморозкой, а не охлаждением трансплантанта и последующим размораживанием, что потенциально может спасти жизнь органа.

Результаты исследования, представленные в статье «Нанонагревание с помощью магнитных наностержней с равномерным и регулируемым по скорости нагревом», опубликованной в журнале ACS Nano Letters, демонстрируют успешное размораживание тканей животных с помощью магнитных наночастиц.

Ранее уже были разработаны методы быстрой заморозки органов для более длительного хранения без риска повреждения из-за образования кристаллов льда. Но кристаллы льда могут образовываться уже во время нагревания. Чтобы решить эту проблему, химик Ядун Инь из Калифорнийского университета и его коллеги использовали магнитные наночастицы и магнитные поля для быстрого, равномерного и безопасного размораживания замороженных тканей.

Эти магнитные наночастицы были ранее разработаны Инем и его командой. Они представляют собой чрезвычайно крошечные стержневые магниты, генерирующие тепло при воздействии переменных магнитных полей. Это тепло быстро размораживало ткани животных, хранившихся при температуре -150 градусов по Цельсию в растворе наночастиц и криопротектора.

Но исследователей беспокоила вероятность неравномерного распределения наночастиц в тканях, что может привести к перегреву в местах скопления частиц и повреждению тканей. Кроме того, при повышенных температурах возрастала токсичность криопротектора.

Для снижения этих рисков команда продолжила свое исследование, решив применить двухэтапный подход с более точным контролем скорости нанонагрева. Исследование этого подхода они и описали в Nano Letters.

Исследователи погружали в раствор, содержащий магнитные наночастицы и криозащитное вещество, культивированные клетки или ткани животных, а затем замораживали их жидким азотом.

На первом этапе оттаивания, как и прежде, переменное магнитное поле быстро согревало ткани животных. Но когда образцы приближались к температуре плавления криопротектора, исследователи прикладывали горизонтальное статическое магнитное поле.

Это второе поле перестраивало наночастицы, эффективно тормозя выработку тепла. Причем нагревание замедлялось быстрее именно в областях с большим количеством наночастиц, что ослабило опасения по поводу проблемных горячих точек.

Применив метод к культивированным фибробластам кожи человека и к сонным артериям свиньи, исследователи отметили, что жизнеспособность клеток оставалась высокой после повторного нагревания, длившегося в течение нескольких минут. Это говорит о том, что размораживание было и быстрым, и безопасным.

Возможность точно контролировать повторное нагревание тканей является еще одним шагом к долгосрочной криоконсервации органов, давая надежду на большее количество трансплантаций, спасающих жизни пациентов, считают исследователи.