百年难题终获破解 科学家发现如何冷冻器官而不使其破裂
Cryopreservation（超低温冷冻保存）是一项听起来像科幻小说的技术，指的是将生物组织冷却至零下温度以实现保存的过程。事实上，科学家们近一个世纪以来一直在努力推进这一技术的发展，但进展十分缓慢。直到2023年，明尼苏达大学研究人员首次成功将冷冻保存肾脏移植到另一只大鼠体内，证明了未来人体器官冷冻保存并移植的可行性。
在冷冻较大器官时，组织极易因快速冷却而出现裂纹，这对人体器官保存和移植构成巨大障碍。来自德州农工大学J. Mike Walker ’66机械工程系，由Matthew Powell-Palm博士领导的科研团队，近日发表论文指出，他们开发出了一种新型冷冻保存技术，有望有效防止器官出现裂纹。
为延长离体器官的保存时间，科学家们采用名为玻璃化（vitrification）的方法，将器官浸泡在特制溶液中，使其以类似玻璃状的状态冻结，并阻止冰晶对组织造成损伤。通过调整玻璃化溶液的成分，科学家们可以研究不同特性如何影响器官裂纹的发生概率。
“我们在研究中发现，不同的玻璃转变温度对裂纹的形成有决定性影响。” Powell-Palm副教授表示，“较高的玻璃转变温度可以显著降低开裂风险。”
有了较高转变温度更不容易产生裂纹的结论，今后的研究将聚焦于调配出更高玻璃转变温度，并能与生物组织兼容的冷冻保存溶液。
Powell-Palm补充道：“避免开裂只是挑战的一部分，溶液对组织的生物兼容性同样至关重要。”
这一研究对于超低温冷冻保存领域意义重大，不仅事关器官移植，还将在野生动物及生物多样性保护、疫苗稳定、食品浪费减少等多个领域产生深远影响。超低温冷冻技术可延长任何生物样本的有效期，造福生命科学的各个分支领域。
德州农工大学机械工程系系主任Guillermo Aguilar教授表示：“此项研究对我们理解水溶液热力学做出了里程碑式贡献。我们期待今后在这一方向取得更多进展，最终能提升各类生物系统——从单细胞到完整器官——的存活率。”
该论文合作者还包括同系Kavian博士、博士生Crystal Alvarez和Ron Sellers以及本科生Gabriel Arismendi Sanchez等多位成员。
编译自/ScitechDaily
