通讯作者 John Bischof 和一个样本。(图片来源: 明尼苏达大学) 每年，数千个捐赠的器官因无法在短暂的可用时间内与受体匹配而浪费。延长器官的保质期有助于缓解这一问题，可能缩短器官等待名单，许多患者在此苦苦等待多年。将器官冷却到极低的温度，然后在需要时重新加热，是目前的一种解决方案。在我们开始向“器官库”运输大量组织之前，冷冻和再加热过程仍需改进，但科学家们正在取得进展。明尼苏达大学的研究人员周三报道称，他们开发了一种创新的技术，可以快速、安全地将组织从零度以下加热——这项技术可以大大提高捐赠器官的可用性。
由内加热
他们的方法，在周三发表于《科学转化医学》杂志上的一项研究中有所描述，包括将二氧化硅包覆的铁纳米颗粒溶液注入组织，并将其置于电磁波中，从而从内部加热。这比其他方法能实现更均匀的加热，防止因热应力对组织造成损害。研究人员表示，他们已成功地将该技术应用于猪血管和心脏瓣膜——这些组织比以往任何实验中使用的都要大很多。
透射电子显微镜 (TEM) 图像显示了用于组织加热过程的、被多孔二氧化硅包覆的氧化铁纳米颗粒。(图片来源: Haynes 研究小组/明尼苏达大学) 他们研究的组织是通过一种称为玻璃化的过程保存的，即将器官浸泡在抗冻剂溶液中，并冷却至约零下 250 华氏度。该过程阻止了可能损伤组织的冰晶形成，而是维持了非常高粘度的液体状态，类似于玻璃。理论上，以这种方式保存的器官可以无限期地保持活性。然而，在尝试将它们重新加热时会出现问题。器官必须足够快地加热，以免形成冰晶，但也要足够均匀地加热，以免膨胀率的差异损坏组织。以往使用对流加热的尝试只恢复了体积达 3 毫升的组织样本，远小于一个器官。明尼苏达大学的研究人员使用电磁场激发纳米颗粒，使其产生热量。这被称为感应加热，由于研究人员设计的纳米颗粒能够均匀地分布在溶液中，因此组织的所有部分同时加热。他们将实验规模扩大到 50 毫升，足以将猪动脉从玻璃化状态恢复，但尚未足以对整个心脏进行同样的操作。他们计划下一步研究格雷格·法希（Greg Fahy）玻璃化的兔肾，法希是一位生物冷冻学家，十多年前成功冷冻并移植了一个兔肾。为此，他们需要实现对约 80 毫升样本的加热。
整个器官？还不行
在完全保存整个器官的探索过程中，仍然存在其他障碍。适用于小块组织冷却的系统尚未在大器官上进行测试，在那里它们可能不会像预期的那样在整个系统中均匀分布。此外，灌注更致密的器官可能也会带来挑战，因为纳米颗粒的均匀分布对于该方法有效至关重要。像心脏这样有空腔心室的器官更适合这种技术，而像肾脏这样更紧凑的器官则不然。作者说，较大的器官也将需要更大、更复杂的加热设备，尽管用于此目的的技术已经存在。
实验中使用的射频线圈和一个心脏样本。(图片来源: 明尼苏达大学) 明尼苏达大学工程医学研究所副所长、该论文的合著者 John Bischof 说：“从科学角度讲，将其规模扩大到器官将是一项重大的工程，需要许多不同的研究人员参与。这是一个高度跨学科的挑战。”“但是，对于那些组织库和那些类型的组织，技术现在已经存在了，这确实是我认为这篇论文能引起如此多兴趣的原因。至于达到器官，我的意思是，这是我们在讨论和论文中都想强调的，我们还没有到那一步。” Tissue Testing Technologies 的首席执行官、该论文的作者 Kelvin Brockbank 估计，还需要大约十年时间，大多数器官才能通过该技术进行冷却和重新加热。
冷冻保存仍是理论
至于人体冷冻保存，这可以让我们现在冷冻身体，并在几个世纪后复苏，研究人员对此不那么乐观。Bischof 说：“一旦你完成了整个器官，就会有一种智力上的联系，将器官连接到人。”“虽然想到有一天我们能够冷冻并复苏整个人或身体是很有吸引力的……但就许多这些系统的复杂性而言，我们离那还很远。” Brockbank 同意：“即使我们能够保存整个身体，在冷冻保存期间和之后，在生命中建立的神经通路能够被维持的可能性，目前来看可能非常渺茫。” 所以，虽然我们可能不会很快地将铁纳米粒子注入体内，并将自己变成玻璃，但我们在不久的将来可能会对我们的器官这样做。这项技术可能不会让捐献者焦急地等待器官的到来，而是让器官等待我们。
