明尼苏达大学的研究团队开发出一种新型快速加温技术,有望解决器官冷冻保存中的关键难题。该技术通过磁性纳米颗粒实现均匀加热,避免冰晶形成对组织造成的损伤,为移植医学带来重大突破。
据明尼苏达大学生物医学工程和机械工程系教授约翰·碧绍夫介绍,目前因无法在冰上保存超过4小时,每年有超过60%的心脏和肺脏捐助器官被丢弃。玻璃化(将生物样本超低温冷冻成玻璃样状态)是唯一可长期保存组织的方法,但解冻过程中冰晶的形成常导致组织损坏甚至碎裂。
研究团队将磁性纳米颗粒混入低温冷冻液,通过施加外部电磁场实现快速均匀加热。他们用冷冻的人皮细胞、部分猪心组织及大容量(多达50毫升)的猪动脉进行测试,样品的活性和功能性均完全恢复。更重要的是,解冻后纳米颗粒可被彻底洗脱,确保安全性。
尽管该技术仍需进一步优化,但碧绍夫表示前景乐观。目前动物器官相关实验已在进行中,预计7—10年内可启动人类器官保存实验。此外,该技术还可用于向癌细胞发送热脉冲以治疗癌症。
这一研究成果发表在《科学·转化医学》杂志上。