Трансплантология — раздел медицины, изучающий проблемы трансплантации органов (в частности, почек, печени, сердца), а также перспективы создания искусственных органов.
Одно из важнейших направлений исследований здесь — изучение новых способов сохранения трансплантируемых органов.
Новое открытие показало, что регулировка ключевых температур при криоконсервации может предотвратить растрескивание органов при заморозке. Это может значительно упростить долгосрочное хранение органов и их последующую трансплантацию.
Криоконсервация — процесс сохранения биологических тканей путем их охлаждения до экстремально низких температур — часто кажется чем-то из области научной фантастики. На самом деле ученые изучают и совершенствуют эту технологию уже почти сто лет.
На протяжении десятилетий прогресс был медленным, но ситуация начала меняться в 2023 году, когда исследователи из Миннесотского университета успешно пересадили криоконсервированную почку другой крысе. Это достижение показало, что однажды замороженные органы можно будет использовать для трансплантации людям.
Несмотря на достигнутый прогресс, сохранение крупных органов по-прежнему остается серьезной проблемой. Одна из самых больших проблем — образование трещин, что может происходить при слишком быстром охлаждении тканей. Трещины могут повредить орган и сделать его непригодным для использования, поэтому предотвращение их образования является важнейшей задачей для улучшения методов сохранения и трансплантации органов.
Команда Техасского университета A&M под руководством доктора Мэтью Пауэлл-Палма предложила новый подход к решению этой проблемы. В их исследовании описан метод, который может снизить вероятность образования трещин при криоконсервации.
Витрификация и роль температуры
Чтобы органы дольше сохраняли жизнеспособность вне организма, ученые прибегают к процессу, который называется витрификацией. Этот метод предполагает охлаждение ткани в специальном растворе до стекловидного состояния. В таком состоянии клетки фактически «замораживаются во времени», не образуя повреждающих кристаллов льда.
Состав раствора для витрификации играет ключевую роль в том, насколько хорошо ткань перенесет эту процедуру. Регулируя состав раствора, исследователи могут изучать, как различные свойства влияют на риск растрескивания.
«В этом исследовании мы изучали различные температуры стеклования, которые, по нашему мнению, играют ключевую роль в образовании трещин, — говорит Пауэлл-Палм, доцент кафедры машиностроения. — Мы выяснили, что более высокие температуры стеклования снижают вероятность образования трещин».
Разработка более безопасных решений для криоконсервации
Это открытие дает ученым более четкое представление о том, как совершенствовать методы 
криоконсервации. Разрабатывая растворы для витрификации на водной основе с более высокими температурами стеклования, исследователи смогут лучше защищать органы от структурных повреждений при замораживании.
«Трещины — это лишь часть проблемы, — говорит Пауэлл-Палм. — Решения также должны быть биосовместимы с тканями».
Не ограничиваясь трансплантацией органов
Достижения в области криоконсервации выходят далеко за рамки трансплантологии. Усовершенствованные методы консервации могут способствовать сохранению дикой природы и биоразнообразия, улучшить условия хранения вакцин и помочь сократить количество пищевых отходов.
Поскольку этот метод позволяет продлить жизнеспособность биологических материалов, он может принести пользу во многих областях научных исследований и практического применения.
Это исследование вносит значительный вклад в наше понимание термодинамики водных растворов.
Эти исследования объединяют физическую химию, физику стекла, термомеханику и криобиологию.
Исследование финансировалось Центром инженерных исследований передовых технологий сохранения биологических систем Национального научного фонда, который поддерживает передовые разработки в области криоконсервации.
Источник: Техасский университет A&M.
