开创性技术成功地重新打击大规模组织保存在非常低的温度

开创性技术成功地重新保护了在非常低的温度下保存的大规模组织
照片由明尼苏达大学提供

MINNEAPOLIS / ST.PAUL(03/01/17) - 由明尼苏达大学领导的一个研究小组发现了一个开创性的过程,成功地重新保护在极低温度下保存的大型动物心脏瓣膜和血管。这一发现是通过建立组织和器官库,增加移植器官和组织的可用性,挽救数百万人的生命的重要一步。

该研究于3月1  日在美国科学促进协会(AAAS)出版的同行评议的研究杂志“ 科学转化医学”(Science Translational Medicine)上发表。明尼苏达大学拥有与这一发现相关的两项**。

“这是**次任何人都能够扩大到一个更大的生物系统,并显示成功,快速,统一的温暖数百摄氏度每分钟的保存组织,而不损害组织,”明尼苏达大学机械工程和生物医学工程教授John Bischof,这项研究的资深作者。

研究团队
明尼苏达大学领导的研究团队已经发现了一个开创性的过程,以使用二氧化硅涂覆的氧化铁纳米颗粒和非侵入性电磁波成功地重新保护在非常低温度下保存的大规模动物心脏瓣膜和血管。照片来源:明尼苏达大学Bischof说,过去,研究人员只能在约1毫升的组织和溶液中显示成功。这项研究扩大到50毫升,这意味着有很大的可能性,他们可以扩大到更大的系统,如器官。

目前,捐赠用于移植的心脏和肺的60%以上必须每年丢弃,因为这些组织不能在冰上保存超过4小时。根据**近的估计,如果只有一半的未使用的器官被成功移植,移植等待名单可以在两年内消除。

长期保存方法,如玻璃化,使用非常低的温度在-160和-196摄氏度之间冷却生物样品到无冰的玻璃态已经存在了几十年。然而,**大的问题是恢复温度。组织在恢复过程期间经常遭受重大损害,使得它们不可用,特别是在较大尺度。

在这项新的研究中,研究人员通过开发一种革命性的新方法,使用分散在包括组织的冷冻保护剂溶液中的二氧化硅包被的氧化铁纳米粒子来解决这种回暖问题。当使用非侵入性电磁波激活时,氧化铁纳米颗粒作为组织周围的微小加热器,以100**200摄氏度/分钟的速率快速和均匀地加热组织,比以前的方法快10**100倍。

在回温和测试活力后,结果显示没有组织显示伤害的迹象,不同于对照样品缓慢地在冰上或在使用对流加温的温度下回暖。研究人员还能够在加热后成功地从样品中洗去氧化铁纳米颗粒。

氧化铁纳米颗粒
氧化铁纳米颗粒。明尼苏达大学的Bischof说,这个发现是他的团队在许多不同领域的研究结果,以保存或破坏超高温或超低温的细胞和组织。

“我们已经走到了在这些不同领域的极高温度和极低温度下我们能做的极限,”Bischof说。“通常当你走到极限,你**终找到一些新的和有趣的东西。这些结果是非常令人兴奋的,如果我们可以有**银行的器官移植,可能有巨大的社会效益。

虽然扩大系统以适应整个器官将需要进一步优化,作者们乐观。他们计划从啮齿动物器官(如大鼠和兔子)开始,然后扩大到猪器官,然后,希望,人类器官。该技术还可以应用于超低温,包括向癌细胞传递致命的热脉冲。

该研究由国家科学基金会(NSF),国立卫生研究院(NIH),美国陆军医学研究和物质指挥部,明尼苏达大学明尼苏达期货奖学金和明尼苏达大学卡尔和珍妮特Kuhrmeyer椅子在机械工程。

除了Bischof,明尼苏达大学的研究作者还包括博士后研究人员Navid Manuchehrabadi,哲高,金金张,哈蒂戒,齐少; 研究生刘凤; 本科生麦克德莫特 牙科教授Alex Fok; 放射学教授Michael Garwood; 化学教授克里斯蒂·海恩斯。其他团队成员包括卡内基梅隆大学的机械工程教授Yoed Rabin和克莱姆森大学和Tissue Testing Technologies LLC的生物工程教授Kelvin Brockbank。

要阅读完整的研究题为“改进的组织低温保存使用感应加热的磁性纳米粒子”,请访问  科学转化医学  网站。

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