開創性技術成功地重新打擊大規模組織保存在非常低的溫度

照片由明尼蘇達大學提供

MINNEAPOLIS / ST.PAUL（03/01/17） - 由明尼蘇達大學*導的一個研究小組發現了一個開創性的過程，成功地重新保護在極低溫度下保存的大型動物心臟瓣膜和血管。這一發現是通過建立組織和器官庫，增加移植器官和組織的可用性，挽救數百萬人的生命的重要一步。

該研究于3月1  日在美G科學促進協會（AAAS）出版的同行評議的研究雜志“ 科學轉化醫學”（Science Translational Medicine）上發表。明尼蘇達大學擁有與這一發現相關的兩項**。

“這是**次任何人都能夠擴大到一個更大的生物系統，并顯示成功，快速，統一的溫暖數百攝氏度每分鐘的保存組織，而不損害組織，”明尼蘇達大學機械工程和生物醫學工程教授John Bischof，這項研究的資深作者。

明尼蘇達大學*導的研究團隊已經發現了一個開創性的過程，以使用二氧化硅涂覆的氧化鐵納米顆粒和非侵入性電磁波成功地重新保護在非常低溫度下保存的大規模動物心臟瓣膜和血管。照片來源：明尼蘇達大學Bischof說，過去，研究人員只能在約1毫升的組織和溶液中顯示成功。這項研究擴大到50毫升，這意味著有很大的可能性，他們可以擴大到更大的系統，如器官。

目前，捐贈用于移植的心臟和肺的60％以上必須每年丟棄，因為這些組織不能在冰上保存超過4小時。根據**近的估計，如果只有一半的未使用的器官被成功移植，移植等待名單可以在兩年內消除。

長期保存方法，如玻璃化，使用非常低的溫度在-160和-196攝氏度之間冷卻生物樣品到無冰的玻璃態已經存在了幾十年。然而，**大的問題是恢復溫度。組織在恢復過程期間經常遭受重大損害，使得它們不可用，特別是在較大尺度。

在這項新的研究中，研究人員通過開發一種革命性的新方法，使用分散在包括組織的冷凍保護劑溶液中的二氧化硅包被的氧化鐵納米粒子來解決這種回暖問題。當使用非侵入性電磁波激活時，氧化鐵納米顆粒作為組織周圍的微小加熱器，以100**200攝氏度/分鐘的速率快速和均勻地加熱組織，比以前的方法快10**100倍。

在回溫和測試活力后，結果顯示沒有組織顯示傷害的跡象，不同于對照樣品緩慢地在冰上或在使用對流加溫的溫度下回暖。研究人員還能夠在加熱后成功地從樣品中洗去氧化鐵納米顆粒。

氧化鐵納米顆粒。明尼蘇達大學的Bischof說，這個發現是他的團隊在許多不同*域的研究結果，以保存或破壞超高溫或超低溫的細胞和組織。

“我們已經走到了在這些不同*域的極高溫度和極低溫度下我們能做的極限，”Bischof說。“通常當你走到極限，你**終找到一些新的和有趣的東西。這些結果是非常令人興奮的，如果我們可以有**銀行的器官移植，可能有巨大的社會效益。

雖然擴大系統以適應整個器官將需要進一步優化，作者們樂觀。他們計劃從嚙齒動物器官（如大鼠和兔子）開始，然后擴大到豬器官，然后，希望，人類器官。該技術還可以應用于超低溫，包括向癌細胞傳遞致命的熱脈沖。

該研究由G家科學基金會（NSF），G立衛生研究院（NIH），美G陸軍醫學研究和物質指揮部，明尼蘇達大學明尼蘇達期貨獎學金和明尼蘇達大學卡爾和珍妮特Kuhrmeyer椅子在機械工程。

除了Bischof，明尼蘇達大學的研究作者還包括博士后研究人員Navid Manuchehrabadi，哲高，金金張，哈蒂戒，齊少; 研究生劉鳳; 本科生麥克德莫特 牙科教授Alex Fok; 放射學教授Michael Garwood; 化學教授克里斯蒂·海恩斯。其他團隊成員包括卡內基梅隆大學的機械工程教授Yoed Rabin和克萊姆森大學和Tissue Testing Technologies LLC的生物工程教授Kelvin Brockbank。

要閱讀完整的研究題為“改進的組織低溫保存使用感應加熱的磁性納米粒子”，請訪問  科學轉化醫學  網站。