Криоконсервация звучит как сюжет из научной фантастики, но ученые изучают этот метод уже почти сто лет. Смысл в том, чтобы сохранять биологические ткани при экстремально низких температурах. Долгое время прогресс был медленным, но в 2023 году исследователи из Университета Миннесоты смогли пересадить крысе криоконсервированную почку другой крысы. Это показало, что однажды замороженные органы могут использоваться и в трансплантации человеку.
Но с крупными органами все намного сложнее. Одна из главных проблем — трещины. Они могут появляться, если ткань охлаждается слишком быстро. Такие повреждения способны сделать орган непригодным для пересадки.
Команда Техасского университета A&M под руководством доктора Мэтью Пауэлла-Палма предложила новый подход, который может снизить риск растрескивания при криоконсервации.
Чтобы орган дольше оставался жизнеспособным вне тела, ученые используют витрификацию. При этом ткань охлаждают в специальном растворе, пока она не переходит в стеклоподобное состояние. В таком виде клетки как будто «замирают во времени», а опасные кристаллы льда не образуются.
Ключевую роль играет состав раствора. Меняя его, исследователи могут понять, какие свойства влияют на вероятность появления трещин.
«В этом исследовании мы изучали разные температуры стеклования, которые, как мы считаем, играют доминирующую роль в растрескивании. Мы выяснили, что более высокие температуры стеклования снижают вероятность трещин».
— Мэтью Пауэлл-Палм, доцент механической инженерии
Это дает ученым более понятное направление: создавать водные растворы для витрификации с более высокой температурой стеклования. Такой подход может лучше защищать органы от структурных повреждений при заморозке.
При этом Пауэлл-Палм подчеркивает: трещины — только часть проблемы. Растворы также должны быть биосовместимыми с тканями.
Развитие криоконсервации важно не только для трансплантации. Более надежные методы хранения могут помочь в сохранении биоразнообразия, хранении вакцин и сокращении пищевых отходов.
«Это исследование вносит важный вклад в понимание термодинамики водных растворов».
— Гильермо Агилар, соавтор исследования
Авторы считают, что такие работы в будущем помогут сохранять биологические системы разных масштабов — от отдельных клеток до целых органов.
