Bezpečne ohrieva zmrazené tkanivá pomocou magnetických nanotyčiniek, a tým zachováva životnosť darcovských orgánov.
Ľudský orgán určený na transplantáciu v prenosnej banke. Zdroj: iStockphoto.com
Pri transplantácii orgánov je každá minúta dôležitá, pretože kvalita orgánov sa počas prepravy rýchlo zhoršuje. Vedci z Kalifornskej univerzity v Riverside vyvinuli novú techniku, ktorá by mohla predĺžiť životnosť ľudských tkanív určených na transplantáciu.
Nový dvojstupňový proces bezpečne ohrieva zmrazené tkanivá pomocou magnetických tyčiniek, a tým zachováva životnosť darcovských orgánov. Zákrok poskytuje alternatívu k súčasným časovo obmedzeným metódam.
Štandardný postup
Pred transplantáciou sa orgán odoberie darcovi a musí sa skladovať v extrémnom chlade. Nízka teplota znižuje metabolickú aktivitu a znižuje spotrebu kyslíka v orgáne.
Zlatým štandardom uchovávania orgánov pred transplantáciou je statické chladenie, v ktorom sa orgány preplachujú konzervačným roztokom pri teplote 0 až 4 stupne Celzia pred jeho ponorením do konzervačného roztoku pri rovnakej teplote. Táto metóda však poskytuje iba krátke okno na transplantáciu v závislosti od typu orgánu.
Vitrifikácia, rýchle ochladenie pomocou kryoprotektívnych chemikálií, je využívaná metóda dlhodobej konzervácie orgánov bez poškodenia. Na rozdiel od bežného zmrazovania, ktoré spôsobuje zmenu kvapalného skupenstva na kryštalický stav, využíva vitrifikácia kryoprotektívne činidlo na udržanie tekutín v amorfnom stave podobnom sklu, pričom sa nevytvoria kryštály. Tie sa však môžu vytvoriť pri opätovnom zahrievaní, ktoré musí byť rovnomerné a rýchle.
Ľudské orgány v ľade. Zdroj: iStockphoto.com
Zahrievanie zvnútra
Výskumníci z univerzít v Minnesote a Kalifornii navrhli dvojstupňovú metódu bezpečného a rýchleho rozmrazovania a ohrievania orgánov pomocou magnetických tyčiniek s veľkosťou niekoľko nanometrov.
Využili magnetické nanočastice oxidu železa s extrémne malou veľkosťou a vysokou disperziou, ktoré vložili do tkaniva spolu s kryoprotektívnymi látkami. Na rozdiel od tradičného zahrievania smerom zvonku ohrievali tkanivo prostredníctvom generovania tepla nanočastíc zvnútra, čím dosiahli oveľa rovnomernejšie a rýchlejšie zahrievanie.
Nanočastice generovali teplo, keď boli vystavené striedavému magnetickému pólu (so zmenou amplitúdy). Tkanivá pokusných zvierat konzervované pri teplote -150 stupňov Celzia rozmrazili naozaj rýchlo.
Vystavenie elektricky vodivého materiálu, ako je oxid železa, rýchlo sa striedavému magnetickému pólu spôsobí, že sa zvyšuje tepelný pohyb týchto častíc a vodič sa zahrieva. Smeruje k povrchu a vytvára takzvané Joulovo teplo alebo odporové zahrievanie.
Dvojitý proces
Vedci sa však obávali, že nerovnomerná distribúcia nanočastíc v tkanivách môže spôsobiť tvorbu lokálnych extrémne horúcich miest, čo by viedlo k poškodeniu tkaniva a toxicite. Rozhodli sa preto pridať ešte druhý krok.
V druhej fáze aplikovali statické horizontálne magnetické pole na spomalenie procesu zahrievania v oblastiach s vyššími koncentráciami nanočastíc. Výskumníci otestovali dvojstupňový proces na krčných tepnách ošípaných. Nakoniec zostalo po viacminútovom zahrievaní viac ako 80 percent buniek životaschopných. Tento postup nás tak približuje k bezpečnejšiemu a trvácnejšiemu spôsobu rozmrazovania orgánov.
Zdroj: New Atlas, Interestingingineering
(JM)
