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科学家发明“零损伤”复苏冷冻人体细胞技术,器官短缺问题将得到改善

近日,科学家发明了一种新型纳米磁加热技术,可以零损伤地复苏冷冻的人体细胞组织。

冷冻人体,是指利用凝冰保藏(Cryopreservation)把组织长时间保存在液氮(-160°C)中,而在需要的时候,再把组织加热复苏的一种技术。

把冷冻的组织加热复苏而不产生损伤一件非常困难的事情,这不但需要保证加热均匀,而且需要保持一定的加热速度。一旦这个过程中产生冰晶,所造成的机械力就会损伤细胞,大幅度降低组织活性

而最近,科学家利用一种新型纳米材料磁加热组织,可以保证体积高达50毫升的生物组织以超过每分钟130°C的速度均匀加热,而不产生损伤。而此前,其他技术只能无损伤地加热复苏1毫升的生物组织,此技术突破了先前的技术极限,将体积提升整整了五十倍

冷冻保存人类器官一直都是大家梦寐以求的一种技术。暂且不提科幻电影中利用冬眠舱延长人类寿命,如果能够冰冻保存器官,器官短缺问题就能得到很好的解决。

调查显示,仅仅在美国,每天因等待器官移植而死去的人就高达22人。而器官短缺问题,很多时候不是因供体不够,而是因为捐赠的器官不能被长时间的保存,在到达患者之前就“坏了”,不具备生物活性了。

比如,心脏和肺只能在冰上存放最多四个小时;肝、小肠和胰腺只能存放8-12个小时。因此,超过60%的器官因来不及送达受体而不得不被处理掉。假设这些坏掉的器官能用一种合适的方式冻存起来,在到达受体以后复苏又不失活性,器官短缺问题就能大大改善。

科学家估计,只要这些被浪费的器官中,有一半能保存起来,那么在未来的两到三年内,将不再存在器官短缺这个问题。

玻璃化冷冻(Vitrification)是现在最先进的冷冻器官技术,已经有公司(Alcor)使用此技术冻存人类大脑。然而,面对相对先进的冻存技术,冷冻复苏技术的发展还相对迟缓。

这意味着,如果没有合适的技术,人类器官银行将只是个“幌子”,器官只能被冻起来,却无法被合理地“提取”出来。

组织玻璃化冷冻,传导对流加热和纳米加热示意图。中间A-B是组织被放在防冻液中,在液氮中储存。左边C-D是传导对流加热,颜色从蓝到红表示温度从低到高,可以看到冻存管越靠外面温度越高,越靠近中间温度越低。右边E-F表示新型纳米磁加热,在均匀的磁场下,冻存管各个部分的温度接近相同,融化后细胞还有活性,组织还可以被再利用。

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