Борьба со временем: как наночастицы помогают сохранить органы для пересадки

Ученые из Калифорнийского университета в Риверсайде разработали инновационную технику , способную продлить срок хранения человеческих тканей для трансплантации. Они использовали магнитные наночастицы для быстрого и равномерного размораживания органов. Метод было решено назвать «нанопрогревом».

В трансплантологии время играет критическую роль, так как качество органов быстро ухудшается во время транспортировки. Обычно после извлечения у донора орган помещают в экстремально холодную среду, чтобы снизить метаболическую активность и потребность в кислороде. Однако существующие процедуры не обеспечивают полную безопасность органов, и одной из главных проблем остается повреждение тканей из-за преждевременного нагрева.

Новый подход может существенно снизить риск повреждений, вызванных образованием кристаллов льда.

«Магнитные наночастицы чрезвычайно малого размера и с высокой дисперсностью вводятся в ткань вместе с криопротекторными агентами. В отличие от традиционного конвективного нагрева от внешних областей ткани, нанопрогрев осуществляется за счет генерации тепла наночастицами из внутреннего пространства ткани», — пояснил Ядонг Йин, руководитель исследования, в интервью Interesting Engineering.

В ходе экспериментов культивированные клетки или ткани животных помещали в раствор магнитных наночастиц и криопротектора, а затем замораживали с помощью жидкого азота. При воздействии переменного магнитного поля наночастицы генерировали тепло, которое быстро размораживало ткани животных, сохраняемые при температуре -150 градусов Цельсия.

Главная особенность метода в том, что нанопрогрев происходит в два этапа. На первой стадии переменное магнитное поле быстро нагревает ткань. На втором этапе применяется статическое магнитное поле, которое замедляет процесс нагрева в областях с более высокой концентрацией наночастиц. Это позволяет достичь более равномерного и контролируемого размораживания.

Несмотря на многообещающие результаты, ученые отмечают, что перед практическим применением метода предстоит преодолеть еще немало препятствий. В частности, необходимо обеспечить легкое введение и удаление наночастиц из органов. Кроме того, исследователи планируют уменьшить размер наностержней, сохранив при этом высокое соотношение сторон.