Algunas obras de ciencia ficción mencionan una de las posibilidades de viajar en el espacio a largas distancias. Sugieren usar un método similar para el "viaje en el tiempo": una persona está congelada, y después de cierto tiempo el sistema comienza a descongelarse, y el "viajero" se despierta en un futuro distante (o no). En realidad, existe un sistema similar de "sueño": algunas compañías ofrecen a las personas enfermas irremediables que se sometan a un procedimiento de
crioconservación para que, en el futuro, cuando los científicos encuentren una forma de tratar enfermedades que una vez sean incurables, una persona se descongele y se cure.
Desafortunadamente, la ciencia ficción sigue siendo ciencia ficción, y es poco probable que las personas que utilizaron los servicios de estas compañías se descongelen y se curen; se daña demasiado las células de los tejidos durante la congelación, y aún más, durante el proceso inverso, el calentamiento. Para los especialistas modernos, el problema no es la criopreservación, sino la descongelación. Sin embargo, ahora se conoce la tecnología que le permite descongelar grandes fragmentos de tejido sin dañar la estructura celular. Esto, por supuesto, no es un criosón para un viajero a una estrella distante, sino una gran opción para la medicina moderna. Este método permite almacenar órganos para trasplantes durante mucho tiempo.
En general, la criopreservación en sí no es un método nuevo. Hace mucho tiempo, se desarrollaron y aplicaron con éxito métodos de crioconservación de cultivos celulares, tejidos y los denominados embriones. Pero hasta hace poco, no existían métodos confiables de "congelación profunda" de órganos individuales. Solo hay unos pocos casos de trasplante de órganos congelados y luego descongelados con éxito, ya que generalmente se trata de preservar en un órgano congelado ciertas secciones de tejido vivo que se arraigan en un organismo extraño y restauran gradualmente la funcionalidad del órgano.
Las temperaturas de operación de la criopreservación son del orden de -196 ° C. Las cápsulas con tejido vivo se colocan en nitrógeno líquido, lo que le permite detener por completo los procesos bioquímicos en las células, incluido el metabolismo y la energía con el medio ambiente. Idealmente, un tejido congelado puede durar mucho tiempo, y si la muestra tiene un volumen pequeño, entonces puede restaurarse.
El trabajo de un equipo de científicos de Minnesota, EE. UU., Promete cambiar el alcance del trasplante. Los especialistas anunciaron el desarrollo de una nueva técnica que les permite congelar muestras de tejidos y órganos (en el futuro) sin dañar las células. "Por primera vez, alguien pudo escalar el método de criopreservación a los sistemas biológicos, mostrando una descongelación rápida exitosa del tejido almacenado sin dañarlo",
dijo John Bischoff, especialista de la Universidad de Minnesota.
En lugar de utilizar la convección utilizada en el caso general para descongelar tejidos, los autores del proyecto utilizaron nanopartículas para calentar los tejidos, con un aumento igual de la temperatura en todas las áreas. Además, el aumento de temperatura durante la descongelación es muy rápido: más de cien grados por minuto. Como resultado, no se forman cristales de hielo, que dañan las células.
Fuente: Manuchehrabadi et al., Science Translational Medicine (2017)Para esto, se utilizan nanopartículas de óxido de hierro recubiertas con sílice. Se calientan utilizando un campo magnético inducido. Hasta ahora, los volúmenes de elementos de tejido almacenados de esta manera son pequeños, de 1 a 50 ml. En los experimentos, los autores prueban su tecnología dividiendo las muestras en un grupo experimental y de control. El grupo experimental de tejidos congelados se calienta como se describe anteriormente. Control: de la forma habitual, mediante convección. Los científicos ya han realizado muchos experimentos, pero las muestras del grupo experimental nunca se han visto afectadas, a diferencia de las muestras del grupo de control.
A la izquierda hay un tejido descongelado utilizando una nueva técnica. A la derecha, después de la línea roja, se descongela la tela de la manera tradicional. Fuente: Manuchehrabadi et al., Science Translational Medicine (2017)Después de la restauración del régimen de temperatura normal, los científicos eliminan las nanopartículas de la muestra mediante lixiviación.
La técnica también se probó al calentar un sistema con un volumen de 80 ml, sin embargo, esta vez sin tejido. Pero, como resultó, la velocidad de calentamiento es la misma que en el caso de sistemas más pequeños, lo que puede considerarse una de las pruebas de la escalabilidad de la tecnología. "En resumen, el nanowarming funciona con muestras con un volumen de 1 ml, 50 ml y se puede escalar para 80 ml de sistemas",
dicen los autores. Según los científicos, en el futuro, el calentamiento con nanopartículas se puede aplicar a muestras de un volumen mucho mayor, hasta 1 litro o más.
En este caso, las nanopartículas deberán inyectarse en muestras de tejidos y órganos mediante inyección. El equipo aún no ha probado su metodología para muestras más grandes, aunque planea hacerlo en el futuro cercano.
Los principales factores perjudiciales al congelar el tejido vivo son la formación de hielo intracelular y la deshidratación celular. Si el enfriamiento se lleva a cabo a alta velocidad, se forman cristales de hielo dentro de la celda. Y esto, a su vez, implica un aumento en el volumen interno de estructuras como el aparato de Golgi, las mitocondrias, el retículo endoplásmico, los lisosomas y la membrana citoplasmática con su posterior destrucción. En cuanto a la deshidratación, al enfriarse, la célula pierde alrededor del 80-90% de agua, lo que conduce a la destrucción de complejos hidratados con macromoléculas, después de lo cual la célula descongelada no puede funcionar normalmente.
Ahora los científicos han aprendido cómo congelar muestras de tejido sin daños. Pero la descongelación es un problema que los científicos en muchos países están abordando. Si se puede resolver este problema, los médicos podrán almacenar órganos y tejidos congelados durante mucho tiempo.