Algumas obras de ficção científica mencionam uma das possibilidades de viajar no espaço a longas distâncias. Eles sugerem o uso de um método semelhante para "viagem no tempo": uma pessoa está congelada e, após certo tempo, o sistema começa a descongelar, e o "viajante" acorda em um futuro distante (ou não). Na realidade, existe um sistema de "sono" semelhante - algumas empresas oferecem às pessoas desesperadamente doentes um procedimento de
criopreservação para que, no futuro, quando os cientistas encontrem uma maneira de tratar doenças que antes eram incuráveis, uma pessoa é descongelada e curada.
Infelizmente, a ficção científica ainda permanece ficção científica, e é improvável que as pessoas que usaram os serviços dessas empresas sejam descongeladas e curadas - muitos danos são causados às células dos tecidos durante o congelamento e muito mais - durante o processo reverso, o aquecimento. Para especialistas modernos, o problema não é a criopreservação, mas o degelo. No entanto, agora se tornou conhecido sobre a tecnologia que permite descongelar grandes fragmentos de tecido sem danificar a estrutura celular. Isso, é claro, não é um choro para um viajante de uma estrela distante, mas uma ótima opção para a medicina moderna. Este método permite armazenar órgãos para transplante por um longo tempo.
Em geral, a criopreservação em si não é um método novo. Há muito tempo, métodos de criopreservação de culturas celulares, tecidos e chamados embriões foram desenvolvidos e aplicados com sucesso. Mas até recentemente, não existiam métodos confiáveis de "congelamento profundo" de órgãos individuais. Existem apenas alguns casos de transplante de órgãos congelados e descongelados com sucesso, pois geralmente é uma questão de preservar em um órgão congelado certas seções de tecido vivo que se enraízam em um organismo estranho e restauram gradualmente a funcionalidade do órgão.
As temperaturas operacionais de criopreservação são da ordem de -196 ° C. As cápsulas com tecido vivo são colocadas em nitrogênio líquido, o que permite interromper completamente os processos bioquímicos nas células, incluindo metabolismo e energia com o meio ambiente. Idealmente, um tecido congelado pode durar muito tempo e, se a amostra é pequena em volume, pode ser restaurada.
O trabalho de uma equipe de cientistas de Minnesota, EUA, promete mudar o escopo do transplante. Os especialistas anunciaram o desenvolvimento de uma nova técnica que permite congelar amostras de tecidos e órgãos (no futuro) sem danificar as células. "Pela primeira vez, alguém foi capaz de escalar o método de criopreservação para sistemas biológicos, mostrando o degelo rápido e bem-sucedido do tecido armazenado sem danificá-lo",
disse John Bischoff, especialista da Universidade de Minnesota.
Em vez de usar a convecção usada no caso geral para descongelar tecidos, os autores do projeto usaram nanopartículas para aquecer os tecidos, com um aumento igual de temperatura em todas as áreas. Além disso, o aumento da temperatura durante o degelo é muito rápido - mais de cem graus por minuto. Como resultado, cristais de gelo não são formados, o que danifica as células.
Fonte: Manuchehrabadi et al., Science Translational Medicine (2017)Para isso, são utilizadas nanopartículas de óxido de ferro revestidas com sílica. Eles são aquecidos usando um campo magnético induzido. Até agora, os volumes de elementos de tecido armazenados dessa maneira são pequenos - de 1 a 50 ml. Nos experimentos, os autores testam sua tecnologia dividindo as amostras em um grupo experimental e controle. O grupo experimental de tecidos congelados é aquecido como descrito acima. Controle - da maneira usual, usando convecção. Os cientistas já realizaram muitos experimentos, mas as amostras do grupo experimental nunca foram afetadas, ao contrário das amostras do grupo controle.
À esquerda, um tecido descongelado usando uma nova técnica. À direita, após a linha vermelha, está o tecido descongelado da maneira tradicional. Fonte: Manuchehrabadi et al., Science Translational Medicine (2017)Após a restauração do regime de temperatura normal, os cientistas removem nanopartículas da amostra por lixiviação.
A técnica também foi testada ao aquecer um sistema com um volume de 80 ml, porém desta vez sem tecido. Mas, como se viu, a taxa de aquecimento é a mesma que no caso de sistemas menores, o que pode ser considerado uma das provas da escalabilidade da tecnologia. "Em resumo, o nanowarming trabalha com amostras com um volume de 1 ml, 50 ml e pode ser dimensionado para 80 ml de sistemas", afirmam os autores. Segundo os cientistas, no futuro, o aquecimento usando nanopartículas pode ser aplicado a amostras de um volume muito maior, de até 1 litro ou mais.
Nesse caso, as nanopartículas deverão ser injetadas em amostras de tecidos e órgãos por injeção. A equipe ainda não tentou sua metodologia para amostras maiores, embora planeje fazê-lo em um futuro próximo.
Os principais fatores prejudiciais ao congelar tecidos vivos são a formação de gelo intracelular e a desidratação celular. Se o resfriamento for realizado em alta velocidade, formam-se cristais de gelo dentro da célula. E isso, por sua vez, implica um aumento no volume interno de estruturas como o aparelho de Golgi, mitocôndrias, retículo endoplasmático, lisossomos, membrana citoplasmática e sua subsequente destruição. Quanto à desidratação, após o resfriamento, a célula perde cerca de 80-90% de água, o que leva à destruição de complexos hidratados com macromoléculas, após o que a célula descongelada não pode funcionar normalmente.
Agora, os cientistas aprenderam a congelar amostras de tecidos sem danos. Mas o degelo é um problema que cientistas de muitos países estão enfrentando. Se esse problema puder ser resolvido, os médicos poderão armazenar órgãos e tecidos congelados por um longo tempo.