تذكر بعض أعمال الخيال العلمي إحدى احتمالات السفر في الفضاء لمسافات طويلة. يقترحون استخدام طريقة مماثلة لـ "السفر عبر الزمن": يتم تجميد الشخص ، وبعد فترة معينة يبدأ النظام في إزالة الجليد ، ويستيقظ "المسافر" في المستقبل البعيد (أو ليس كذلك). هناك نظام "نوم" مماثل في الواقع - تقدم بعض الشركات مرضى يائسين
ليخضعوا لإجراءات
الحفظ بالتبريد بحيث في المستقبل ، عندما يجد العلماء طريقة لعلاج الأمراض المستعصية مرة واحدة ، يتم إذابة شخص ما وعلاجه.
لسوء الحظ ، لا يزال الخيال العلمي خيالًا علميًا ، ومن غير المرجح أن يتم إذابة ومعالجة الأشخاص الذين استخدموا خدمات هذه الشركات - حيث يحدث الكثير من الضرر لخلايا الأنسجة أثناء التجميد ، وأكثر من ذلك - أثناء العملية العكسية ، التدفئة. بالنسبة للمتخصصين الحديثين ، فإن المشكلة ليست في الحفظ بالتبريد ، بل في إزالة الجليد. ومع ذلك ، فقد أصبح الآن معروفًا عن التكنولوجيا التي تسمح لك بإذابة أجزاء كبيرة من الأنسجة دون الإضرار ببنية الخلية. هذا ، بالطبع ، ليس cryoson للمسافر إلى نجم بعيد ، ولكنه خيار رائع للطب الحديث. هذه الطريقة تجعل من الممكن تخزين الأعضاء للزرع لفترة طويلة.
بشكل عام ، لا يعد الحفظ بالتبريد طريقة جديدة. منذ وقت طويل ، تم تطوير طرق الحفظ بالتبريد لمزارع الخلايا والأنسجة وما يسمى بالأجنة وتطبيقها بنجاح. ولكن حتى وقت قريب ، لم تكن هناك طرق موثوقة لـ "التجميد العميق" للأعضاء الفردية. لا يوجد سوى عدد قليل من حالات زرع الأعضاء المجمدة ثم تذويب بنجاح ، حيث أنها عادة ما تكون مسألة حفظ أجزاء معينة من الأنسجة الحية في العضو المجمد تتجذر في كائن غريب وتستعيد وظائف الجهاز تدريجيًا.
درجات حرارة تشغيل الحفظ بالتبريد من -196 درجة مئوية. يتم وضع الكبسولات ذات الأنسجة الحية في النيتروجين السائل ، مما يسمح لك بإيقاف العمليات البيوكيميائية في الخلايا تمامًا ، بما في ذلك التمثيل الغذائي والطاقة مع البيئة. من الناحية المثالية ، يمكن أن تستمر الأنسجة المتجمدة لفترة طويلة جدًا ، وإذا كانت العينة صغيرة الحجم ، فيمكن استعادتها.
يعد عمل فريق من العلماء من ولاية مينيسوتا بالولايات المتحدة الأمريكية ، بتغيير نطاق عملية الزرع. أعلن المتخصصون عن تطوير تقنية جديدة تسمح لهم بتجميد عينات الأنسجة والأعضاء (في المستقبل) دون الإضرار بالخلايا.
قال جون بيشوف ، الأخصائي في جامعة مينيسوتا: "للمرة الأولى ، تمكن شخص ما من توسيع طريقة الحفظ بالتبريد إلى الأنظمة البيولوجية ، حيث أظهر تجميد سريع ناجح للأنسجة المخزنة دون إتلافها".
بدلاً من استخدام الحمل الحراري المستخدم في الحالة العامة لإذابة الأنسجة ، استخدم مؤلفو المشروع الجسيمات النانوية لتسخين الأنسجة ، مع زيادة متساوية في درجة الحرارة لجميع المناطق. علاوة على ذلك ، فإن ارتفاع درجة الحرارة أثناء إذابة الثلج سريع جدًا - أكثر من مائة درجة في الدقيقة. ونتيجة لذلك ، لا تتشكل بلورات الثلج ، مما يتلف الخلايا.
المصدر: Manuchehrabadi et al.، Science Translational Medicine (2017)لهذا ، يتم استخدام جسيمات أكسيد الحديد النانوية المغلفة بالسيليكا. يتم تسخينها باستخدام مجال مغناطيسي مستحث. حتى الآن ، تكون أحجام عناصر الأنسجة المخزنة بهذه الطريقة صغيرة - من 1 إلى 50 مل. في التجارب ، يختبر المؤلفون تقنيتهم عن طريق تقسيم العينات إلى مجموعة تجريبية وضابطة. يتم تسخين المجموعة التجريبية من الأنسجة المجمدة كما هو موضح أعلاه. التحكم - بالطريقة المعتادة ، باستخدام الحمل الحراري. أجرى العلماء بالفعل العديد من التجارب ، لكن عينات من المجموعة التجريبية لم تتأثر أبدًا ، على عكس العينات من المجموعة الضابطة.
على اليسار يتم إذابة الأنسجة باستخدام تقنية جديدة. إلى اليمين ، بعد الخط الأحمر ، يتم إذابة القماش بالطريقة التقليدية. المصدر: Manuchehrabadi et al.، Science Translational Medicine (2017)بعد استعادة نظام درجة الحرارة العادية ، يقوم العلماء بإزالة الجسيمات النانوية من العينة عن طريق الترشيح.
تم اختبار هذه التقنية أيضًا عند تسخين نظام بحجم 80 مل ، ولكن هذه المرة بدون أنسجة. ولكن ، كما اتضح ، فإن معدل التسخين هو نفسه كما هو الحال في الأنظمة الأصغر ، والتي يمكن اعتبارها أحد الأدلة على قابلية التوسع للتكنولوجيا. يقول المؤلفان: "باختصار ، يعمل التمرين النانوي مع عينات بحجم 1 مل و 50 مل ويمكن تحجيمها لـ 80 مل من الأنظمة". وفقا للعلماء ، في المستقبل ، يمكن تطبيق التسخين باستخدام الجسيمات النانوية على عينات بحجم أكبر بكثير ، يصل إلى 1 لتر أو أكثر.
في هذه الحالة ، يجب حقن الجسيمات النانوية في عينات من الأنسجة والأعضاء عن طريق الحقن. لم يحاول الفريق بعد منهجيته للعينات الأكبر ، على الرغم من أنه يخطط للقيام بذلك في المستقبل القريب.
العوامل المدمرة الرئيسية عند تجميد الأنسجة الحية هي تكوين الجليد داخل الخلايا وجفاف الخلايا. إذا تم التبريد بسرعة عالية ، تتشكل بلورات ثلجية داخل الخلية. وهذا بدوره ينطوي على زيادة في الحجم الداخلي لهذه الهياكل مثل جهاز جولجي ، الميتوكوندريا ، الشبكة الإندوبلازمية ، الليزوزومات ، الغشاء السيتوبلازمي مع تدميرها اللاحق. أما بالنسبة للجفاف ، عند التبريد ، تفقد الخلية حوالي 80-90 ٪ من الماء ، مما يؤدي إلى تدمير المجمعات المائية مع الجزيئات الكبيرة ، وبعد ذلك لا تستطيع الخلية الذائبة أن تعمل بشكل طبيعي.
لقد تعلم العلماء الآن كيفية تجميد عينات الأنسجة دون ضرر. لكن إزالة الجليد مشكلة يتعامل معها العلماء في العديد من البلدان. إذا كان من الممكن حل هذه المشكلة ، فسيكون الأطباء قادرين على تخزين الأعضاء والأنسجة المجمدة لفترة طويلة.