科学家使用磁性纳米技术安全地重新加热冷冻组织进行移植

每天都有人在等待器官移植时死去。时间很宝贵，不仅对等待器官的人来说，对器官本身来说也是如此，因为器官在运输过程中会迅速恶化

为了延长人体组织的生存能力，研究人员在《纳米快报》上报道了他们为促进完全冷冻而不是冷却然后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对动物组织的成功复温

根据器官采购和移植网络的数据，截至2024年8月，美国国家移植等待名单上有超过11.4万人，每年约有6000人在接受器官移植前死亡。一个原因是运输过程中冷藏器官的丢失，延误会导致器官过早变暖

已经开发出快速冷冻器官以进行长期储存的方法，而不会因冰晶形成而造成损害，但冰晶也可能在变暖过程中形成。为了解决这个问题，尹亚东及其同事提出了一种由合作者John Bischof开创的纳米加温技术，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，Yin和一个团队开发了磁性纳米粒子——实际上是极其微小的条形磁铁——当暴露在交变磁场中时，会产生热量。这种热量迅速解冻了储存在-238华氏度（-150摄氏度）的纳米颗粒和冷冻保护剂溶液中的动物组织

然而，研究人员担心，纳米颗粒在组织内的不均匀分布可能会在颗粒聚集的地方引发过热，这可能会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，研究人员继续进行调查，研究了一种更精细地控制纳米升温速率的两阶段方法。他们描述了这一过程：

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，如前所述，交变磁场引发了动物组织的快速复温。当样品接近低温保护剂的熔化温度时，研究人员施加了水平静磁场。第二个领域重新排列了纳米粒子，有效地抑制了热量的产生

在纳米颗粒较多的地区，加热速度最快，这减轻了人们对有问题热点的担忧。将该方法应用于培养的人皮肤成纤维细胞和猪颈动脉，研究人员注意到，在重新加热几分钟后，细胞存活率仍然很高，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更接近长期器官冷冻保存，并有望为患者进行更多挽救生命的移植手术 More information: Sangmo Liu et al, Magnetic-Nanorod-Mediated Nanowarming with Uniform and Rate-Regulated Heating, Nano Letters (2024). DOI: 10.1021/acs.nanolett.4c03081

Journal information: Nano Letters