Кріопротектор з наночастинками дозволяє швидко відігріти призначений для трансплантації орган, охолоджений до дуже низької температури.
Одна з найбільших проблем у трансплантології - неможливість довгий час зберігати життєздатність органів, призначених для пересадки. Зараз орган для трансплантації «живе» від 6 до 12 годин - потім в ньому накопичуються незворотні зміни, і пересаджувати його сенсу вже немає.
Є ряд методів, що дозволяють цей час збільшити, але майже всі вони не дуже практичні. Клітини пересаджуваного органу повинні весь час постачатися киснем і поживними речовинами, інакше вони почнуть гинути, але після вилучення органу з тіла кровотік в ньому, ясна річ, зупиняється.
Можна вчинити інакше - якомога сильніше загальмувати процеси життєдіяльності в клітинах, знизивши їм температуру. Однак і тут є складнощі: щоб ефективно уповільнити процеси життєдіяльності, потрібно остудити орган до температури нижче 0 ° С, але тоді в клітинах почнуть утворюватися кристали льоду, які буду псувати макромолекулярні комплекси і мембрани.
З іншого боку, появі крижаних кристалів можна запобігти, якщо використовувати речовини-кріопротектори: з їх допомогою можна підтримувати життєздатність органу при досить низькій температурі протягом декількох днів.
І є інший спосіб - у присутності кріопротекторів дуже швидко охолодити орган до дуже низької температури, до -160... -196 ° С. У цьому випадку кристали льоду не утворюються - кажуть, що розчин перейшов у тверду склоподібну форму, минаючи фазу кристалоутворення. У такому вигляді біологічну тканину можна зберігати вже досить довго. Але тут виникає інша проблема: як розморозити «засклений» орган? Якщо відігрівати його поступово, то якісь його частини будуть тепліти швидше, якісь - повільніше, при нагріванні будуть виникати ті ж кристали льоду, і в цілому біологічні тканини після таких процедур виходять сильно пошкодженими. Щоб цього не відбувалося, потрібно знайти спосіб швидко нагріти орган по всьому його обсягу.
У статті Science Translational Medicine дослідники з Університету Міннесоти саме такий спосіб і описують: вони пропонують додавати в розчин кріопротектора, яким просочують орган, наночастинки оксиду заліза. Наночастинки загортають в оболонку на основі кремнію, щоб вони не нашкодили клітинам. Для розморожування використовують електромагнітні хвилі, які нагрівають залізні частинки, а оскільки частинки проникають глибоко в орган, то і орган буде розігріватися відразу повністю. Таким способом можна піднімати температуру зі швидкістю 100-200 ° С на хвилину, що в 10-100 разів швидше, ніж у звичайних методах.
Глибоке швидке охолодження і поступове відстоювання використовують для зразків об'ємом близько 1 мілілітра (власне біологічний зразок - наприклад, ембріон на початкових етапах розвитку - плюс консервуючий розчин). З наночастинками те ж саме вдалося зробити для зразка об'ємом 50 мл - живі тканини в ньому не постраждали, клітини залишилися цілі.
Звичайно, 50 мл - це зовсім не нирка, не печінка і не легке. Однак те, що масштаб методу вдалося збільшити відразу в кілька десятків разів, дозволяє сподіватися, що в найближчому майбутньому дослідники зможуть точно також заморозити і який-небудь великий орган - і тоді у нас, нарешті, з'явиться можливість запасати органи для трансплантації і зберігати їх до запитання.