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Sci Transl Med:美学者研发冷冻组织快速加温方法

摘要 : 2017年3月1日,国际顶尖学术期刊《Science》旗下《 Science Translational Medicine》杂志上在线发表了美国明尼苏达大学Navid Manuchehrabadi研究员的一篇研究论文,研究克服了移植医学中的一个重大障碍,研究称纳米技术可被用来快速复温经低温处理过的样本,但它又不会损坏脆弱的冷冻组织;

 2017年3月1日,国际顶尖学术期刊《Science》旗下《 Science Translational Medicine》杂志上在线发表了美国明尼苏达大学Navid Manuchehrabadi研究员的一篇研究论文,研究克服了移植医学中的一个重大障碍,研究称纳米技术可被用来快速复温经低温处理过的样本,但它又不会损坏脆弱的冷冻组织;这种技术可能在某一天能帮助让器官冷冻保存成为现实。

每年有超过 60%的捐做移植用的心脏和肺脏不得不被丢弃,因为这些组织无法在冰上保存 4 小时以上。根据近来的估计,如果只要有一半的未被使用的器官被成功地用于移植,移植等待名单会在 2 年内消除。像玻璃化(即将生物性样本超级冷冻成玻璃样状态)等长期保存组织的方法可用来建立器官组织储库及降低移植器官的排斥率,并在需要时大大地易化寻找匹配捐赠者的过程。非常令人遗憾的是,尽管有保持样本低温的复杂的冷冻保存方法,但在解冻过程中,器官组织常常会遭到损坏甚至碎裂。Navid Manuchehrabadi 和同事研发了一种给冷冻组织快速加温的独特方法,它不会损害组织细胞的生存能力。研究人员将涂覆有二氧化硅的氧化铁纳米颗粒混入一种溶液,并通过施加外部磁场而给整个样本均匀加热。在复温后,组织没有显示出受伤害的迹象,这与在冰上被缓慢复温的对照样本不同。更重要的是,在解冻之后,纳米颗粒被成功地从样本中洗脱。科学家们还用冷冻的人皮细胞、部分猪心组织及大容量(多达 50 毫升)的猪动脉切片来测试他们的系统。尽管按比例扩大该系统以容纳整个器官还需要做进一步的优化处理,但作者说,这种技术的用途可能会超越冷冻学,其用途可包括向癌细胞发送致命的热脉冲。

原文链接:

Improved tissue cryopreservation using inductive heating of magnetic nanoparticles

原文摘要:

Vitrification, a kinetic process of liquid solidification into glass, poses many potential benefits for tissue cryopreservation including indefinite storage, banking, and facilitation of tissue matching for transplantation. To date, however, successful rewarming of tissues vitrified in VS55, a cryoprotectant solution, can only be achieved by convective warming of small volumes on the order of 1 ml. Successful rewarming requires both uniform and fast rates to reduce thermal mechanical stress and cracks, and to prevent rewarming phase crystallization. We present a scalable nanowarming technology for 1- to 80-ml samples using radiofrequency-excited mesoporous silica–coated iron oxide nanoparticles in VS55. Advanced imaging including sweep imaging with Fourier transform and microcomputed tomography was used to verify loading and unloading of VS55 and nanoparticles and successful vitrification of porcine arteries. Nanowarming was then used to demonstrate uniform and rapid rewarming at >130°C/min in both physical (1 to 80 ml) and biological systems including human dermal fibroblast cells, porcine arteries and porcine aortic heart valve leaflet tissues (1 to 50 ml). Nanowarming yielded viability that matched control and/or exceeded gold standard convective warming in 1- to 50-ml systems, and improved viability compared to slow-warmed (crystallized) samples. Last, biomechanical testing displayed no significant biomechanical property changes in blood vessel length or elastic modulus after nanowarming compared to untreated fresh control porcine arteries. In aggregate, these results demonstrate new physical and biological evidence that nanowarming can improve the outcome of vitrified cryogenic storage of tissues in larger sample volumes.

来源: Science Translational Medicine 浏览次数:1

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