科学家利用磁性纳米技术安全地重新加热冷冻组织以供移植

每天都有人在等待器官移植的过程中死去。时间非常宝贵，不仅对于等待器官的人来说如此，对于器官本身也是如此，因为器官在运输过程中会迅速腐烂。

为了延长人体组织的存活时间，研究人员在《纳米快报》上报告了他们为完全冷冻(而不是先冷却再解冻)可能挽救生命的器官所做的努力。他们展示了磁性纳米粒子成功使动物组织重新升温。

根据器官采购和移植网络的数据，截至 2024 年 8 月，美国全国器官移植等候名单上有超过 114,000 人，每年约有 6,000 人在接受器官移植之前死亡。原因之一是运输过程中冷藏的器官因延误而过早升温，从而造成损失。

已经开发出快速冷冻器官以便长期保存的方法，而不会因冰晶形成而造成损害，但冰晶也会在加热过程中形成。为了解决这个问题，Yadong Yin 及其同事开发了一种称为纳米加热的技术，该技术由合作者 John Bischof 首创，利用磁性纳米粒子和磁场快速、均匀、安全地解冻冷冻组织。

最近，尹和他的团队开发了磁性纳米粒子(实际上是非常微小的条形磁铁)，当暴露于交变磁场时，会产生热量。这种热量可以快速解冻在纳米粒子和冷冻保护剂溶液中储存在 -238 华氏度(-150 摄氏度)的动物组织。

然而，研究人员担心，纳米粒子在组织内的分布不均匀可能会引发粒子聚集处过热，从而导致组织损伤和高温下冷冻保护剂的毒性。

为了降低这些风险，研究人员继续进行研究，采用两阶段方法更精细地控制纳米变暖速率。他们描述了这个过程：

将培养的细胞或动物组织浸入含有磁性纳米粒子和冷冻保护物质的溶液中，然后用液氮冷冻。

在解冻的第一阶段，与前面一样，交变磁场促使动物组织快速复温。

当样品接近冷冻保护剂的熔化温度时，研究人员施加了水平静磁场。

第二个场重新排列了纳米粒子，有效地抑制了热量的产生。

在纳米颗粒较多的区域，加热速度减慢最快，这减轻了人们对热点问题的担忧。研究人员将该方法应用于培养的人类皮肤成纤维细胞和猪颈动脉，发现经过几分钟的复温后，细胞活力仍然很高，这表明解冻既快速又安全。

研究人员表示，精细控制组织复温的能力使我们向长期器官冷冻保存迈进了一步，并为更多患者带来了挽救生命的移植希望。