Beberapa karya fiksi ilmiah menyebutkan salah satu kemungkinan bepergian di ruang angkasa dalam jarak jauh. Mereka menyarankan menggunakan metode serupa untuk "perjalanan waktu": seseorang dibekukan, dan setelah waktu tertentu sistem mulai mencairkan, dan "pelancong" bangun di masa depan yang jauh (atau tidak begitu). Pada kenyataannya ada sistem "tidur" yang serupa - beberapa perusahaan menawarkan orang sakit yang tak berdaya untuk menjalani prosedur
kriopreservasi sehingga di masa depan, ketika para ilmuwan menemukan cara untuk mengobati penyakit yang tak tersembuhkan, seseorang dicairkan dan disembuhkan.
Sayangnya, fiksi ilmiah masih tetap fiksi ilmiah, dan orang-orang yang menggunakan layanan dari perusahaan-perusahaan ini tidak mungkin dicairkan dan disembuhkan - terlalu banyak kerusakan yang dilakukan pada sel-sel jaringan selama pembekuan, dan bahkan lebih - selama proses kebalikannya, pemanasan. Untuk spesialis modern, masalahnya bukan cryopreservasi, tetapi pencairan. Namun demikian, sekarang telah diketahui tentang teknologi yang memungkinkan Anda untuk mencairkan fragmen jaringan besar tanpa merusak struktur sel. Ini, tentu saja, bukan cryoson untuk pelancong ke bintang yang jauh, tetapi pilihan yang bagus untuk pengobatan modern. Metode ini memungkinkan penyimpanan organ untuk transplantasi dalam waktu yang lama.
Secara umum, kriopreservasi itu sendiri bukanlah metode baru. Sudah lama sekali, metode cryopreservasi kultur sel, jaringan, dan apa yang disebut embrio telah dikembangkan dan berhasil diterapkan. Tetapi sampai saat ini, metode yang dapat diandalkan "pembekuan dalam" organ individu tidak ada. Hanya ada beberapa kasus transplantasi organ yang beku dan kemudian berhasil dicairkan, karena biasanya masalah pengawetan dalam organ beku bagian tertentu dari jaringan hidup yang berakar pada organisme asing dan secara bertahap mengembalikan fungsi organ.
Temperatur operasi cryopreservasi berada di urutan -196 ° C. Kapsul dengan jaringan hidup ditempatkan dalam nitrogen cair, yang memungkinkan Anda untuk sepenuhnya menghentikan proses biokimia dalam sel, termasuk metabolisme dan energi dengan lingkungan. Idealnya, jaringan beku dapat bertahan sangat lama, dan jika sampel dalam volume kecil, maka dapat dipulihkan.
Karya tim ilmuwan dari Minnesota, AS, berjanji untuk mengubah ruang lingkup transplantasi. Para spesialis mengumumkan pengembangan teknik baru yang memungkinkan mereka membekukan sampel jaringan dan organ (di masa depan) tanpa merusak sel. "Untuk pertama kalinya, seseorang dapat mengukur metode cryopreservasi pada sistem biologis, menunjukkan keberhasilan pencairan cepat jaringan yang tersimpan tanpa merusaknya,"
kata John Bischoff, seorang spesialis di University of Minnesota.
Alih-alih menggunakan konveksi yang digunakan dalam kasus umum untuk mencairkan jaringan, penulis proyek menggunakan nanopartikel untuk memanaskan jaringan, dengan peningkatan suhu yang sama untuk semua area. Selain itu, peningkatan suhu selama pencairan es sangat cepat - lebih dari seratus derajat per menit. Akibatnya, kristal es tidak terbentuk, yang merusak sel.
Sumber: Manuchehrabadi et al., Science Translational Medicine (2017)Untuk ini, nanopartikel oksida besi dilapisi dengan silika digunakan. Mereka dipanaskan menggunakan medan magnet yang diinduksi. Sejauh ini, volume elemen jaringan yang disimpan dengan cara ini kecil - dari 1 hingga 50 ml. Dalam percobaan, penulis menguji teknologinya dengan membagi sampel menjadi kelompok eksperimen dan kontrol. Kelompok eksperimental jaringan beku dipanaskan seperti dijelaskan di atas. Kontrol - dengan cara biasa, menggunakan konveksi. Para ilmuwan telah melakukan banyak percobaan, tetapi sampel dari kelompok eksperimen tidak pernah terpengaruh, tidak seperti sampel dari kelompok kontrol.
Di sebelah kiri adalah jaringan yang dicairkan menggunakan teknik baru. Ke kanan, setelah garis merah, adalah kain yang dicairkan dengan cara tradisional. Sumber: Manuchehrabadi et al., Science Translational Medicine (2017)Setelah pemulihan rezim suhu normal, para ilmuwan menghapus partikel nano dari sampel dengan pencucian.
Teknik ini juga diuji ketika memanaskan sistem dengan volume 80 ml, namun kali ini tanpa jaringan. Tetapi, ternyata, laju pemanasannya sama seperti pada sistem yang lebih kecil, yang dapat dianggap sebagai salah satu bukti skalabilitas teknologi. "Singkatnya, nanowarming bekerja dengan sampel dengan volume 1 ml, 50 ml dan dapat ditingkatkan untuk 80 ml sistem," kata para penulis. Menurut para ilmuwan, di masa depan, pemanasan menggunakan partikel nano dapat diterapkan pada sampel dengan volume yang jauh lebih besar, hingga 1 liter atau lebih.
Dalam hal ini, partikel nano harus disuntikkan ke dalam sampel jaringan dan organ dengan injeksi. Tim belum mencoba metodologi untuk sampel yang lebih besar, meskipun berencana untuk melakukannya dalam waktu dekat.
Faktor merusak utama ketika pembekuan jaringan hidup adalah pembentukan es intraseluler dan dehidrasi sel. Jika pendinginan dilakukan dengan kecepatan tinggi, kristal es terbentuk di dalam sel. Dan ini, pada gilirannya, memerlukan peningkatan volume internal dari struktur seperti aparatus Golgi, mitokondria, retikulum endoplasma, lisosom, membran sitoplasma dengan kerusakan selanjutnya. Sedangkan untuk dehidrasi, pada saat pendinginan, sel kehilangan sekitar 80-90% air, yang mengarah pada penghancuran kompleks terhidrasi dengan makromolekul, setelah itu sel yang dicairkan tidak dapat berfungsi secara normal.
Sekarang para ilmuwan telah belajar bagaimana membekukan sampel jaringan tanpa kerusakan. Tetapi pencairan adalah masalah yang dihadapi para ilmuwan di banyak negara. Jika masalah ini dapat diatasi, dokter akan dapat menyimpan organ dan jaringan yang beku untuk waktu yang lama.