Кріоконсервація, процес збереження біологічних тканин шляхом їх охолодження до надзвичайно низьких температур, часто звучить як щось із наукової фантастики. Насправді вчені вивчають і вдосконалюють цю техніку вже майже століття. Прогрес залишався повільним протягом десятиліть, але ситуація почала змінюватися у 2023 році, коли дослідники з Університету Міннесоти успішно пересадили кріоконсервовану нирку іншому щуру. Це досягнення продемонструвало, що заморожені органи можуть бути використані для трансплантації людині.
Попри цей прогрес, збереження великих органів залишається серйозною проблемою. Одна з найбільших проблем — це розтріскування, яке може статися за дуже швидкого охолодження тканин. Ці тріщини можуть пошкодити орган і зробити його непридатним для використання, тому запобігання тріщинам є критично важливим завданням для розвитку методів збереження та трансплантації органів.
Група з Техаського університету A&M під керівництвом доктора Метью Пауелла-Палма з кафедри машинобудування ім. Дж. Майка Уокера (випуск 1966) представила новий підхід, спрямований на розв'язання цієї проблеми. У своєму дослідженні, опублікованому в журналі Scientific Reports, вони описують метод, який може знизити ймовірність розтріскування під час кріоконсервації.
Вітрифікація та роль температури склування
Для збереження життєздатності органів поза тілом протягом більш тривалого часу вчені використовують процес, який називається вітрифікацією. Ця техніка включає охолодження тканини у спеціальному розчині доти, доки вона не перейде в склоподібний стан. У цьому стані клітини фактично «заморожуються у часі», не утворюючи шкідливих кристалів льоду.
Склад розчину для вітрифікації відіграє ключову роль у тому, як добре тканина виживає в процесі. Регулюючи цю суміш, дослідники можуть вивчити, як різні властивості впливають на ризик розтріскування.
"У цьому дослідженні ми вивчали різні температури склування, які, як ми вважаємо, відіграють домінантну роль у розтріскуванні", - сказала Пауелл-Палм, доцент кафедри машинобудування. "Ми з'ясували, що вищі температури склування знижують ймовірність розтріскування".
Розробка безпечніших розчинів для кріоконсервації
Це відкриття дає вченим чіткіший напрямок для поліпшення методів кріоконсервації. Розробляючи водні розчини для вітрифікації з вищими температурами склування, дослідники зможуть краще захистити органи від структурних ушкоджень під час заморожування.
"Розтріскування - це лише частина проблеми", - сказала Пауелл-Палм. "Розчини також мають бути біосумісними з тканиною".
Ширший вплив поза трансплантації органів
Досягнення в галузі кріоконсервації виходять далеко за межі трансплантології. Удосконалені методи збереження можуть сприяти збереженню дикої природи та біорізноманіття, покращити зберігання вакцин та допомогти скоротити харчові відходи. Оскільки цей метод може продовжити життєздатність біологічних матеріалів, він потенційно може принести користь багатьом областям досліджень та застосування у біологічних науках.
"Це дослідження робить істотний внесок у наше розуміння термодинаміки водних розчинів", — сказав співавтор і завідувач кафедри машинобудування доктор Гільєрмо Агілар, який обіймає посаду професора в Інституті імені Джеймса та Ади Форсайт. "Я з нетерпінням чекаю більш багатонадійливих результатів у цьому напрямі, які зрештою призведуть до підвищення життєздатності біологічних систем усіх масштабів – від окремих клітин до цілих органів".
