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捐赠器官:冷冻容易复苏难


被白白浪费的捐赠器官

在医学技术飞速发展的今天,器官移植已经成功让许多器官衰竭的患者重获新生。但是,长期以来,人体器官供应是个大难题,极其稀缺的器官来源,导致多少人在那长长的器官移植等待名单上蹉跎岁月。

器官奇缺,一部分原因当然是捐赠数量赶不上需求的增长,另一部分原因竟然是:每年有近60%的捐赠器官被白白浪费掉!受目前技术所限,大多数器官在从捐赠者身上切除下来后能存活的时间实在是太短了,一旦没有在这个期限内找到匹配的器官接受者,那么这些器官就只能被迫丢弃。因此,科学家们一直在为寻找延长捐赠器官保质期的方法而不懈努力。

比斯科夫教授提出了一种纳米粒子加热复苏冷冻组织的完美方法.jpg
就像是我们日常生活中利用冰箱冷冻食物延长其保质期一样,在超低温下冷冻器官,然后在需要的时候再加热复苏,这是一个我们自然而然能够想到的解决方案。但是食物和器官毕竟是不一样的,食物的解冻我们可以随意而为,但是器官的解冻是要求它能够“满血满状态”复活的。所以说,在我们筹备建立一个大型的“器官冰箱”之前,器官的冷冻和复苏的技术仍有许多需要改进的地方。
最近,美国明尼苏达大学的约翰·比斯科夫教授和他的研究团队,提出了一种基于纳米材料的加热方法,能够快速而安全地加热复苏在极低温度下保存的组织,这项技术将会给器官移植带来翻天覆地的变化。

完美加热冷冻组织

比斯科夫的研究团队所提出的这种纳米加热方法,首先需要合成一种由二氧化硅包裹的纳米铁粒子,再将组织浸泡到这种纳米粒子溶液当中,然后利用电磁波激发纳米粒子产热,从而能够实现从内部加热组织的目的。整个过程与微波炉加热食物有异曲同工之妙。

与其他加热方法相比,这种纳米加热法会更加快速和均匀,能够有效地防止温差变化不均产生的热应力对组织造成损伤,实现安全复苏。目前他们已经利用这项技术成功复苏了猪的血管和心脏瓣膜。

目前他们利用这项技术已经成功复苏猪的血管和心脏瓣膜.jpg
研究人员在实验中所用到的组织是通过一种叫做“玻璃化冷冻”的方法冻存的。这是目前最先进的冷冻器官技术之一,方法是先将器官浸泡在冷冻保护剂中,在1分钟内从室温快速降温,细胞脱水呈现高粘度的液体状态,外观类似玻璃,而且这样快速降温会使那些能够破坏组织的冰晶来不及形成。
这种方法理论上可以无限期地保存器官。然而,冻存容易解冻难,当我们试图将冻存的器官“唤醒”时,问题接踵而来。一方面对器官的加热必须足够快,否则就会像当初冻存时那样存在产生冰晶的问题;而另一方面又要求受热要足够均匀,不然膨胀率的差异也会对组织造成损伤。以前的研究利用对流加热法仅能复苏体积为3毫升的组织,这与一个完整的器官还相差甚远。
而这种新型纳米加热技术,可以完美解决以上两个问题。首先升温速度极快,能够以每分钟升高100℃的速度产热,是传统加热法的10倍以上;同时,由于他们设计的这种纳米粒子可以均匀分散在溶液中,因此能够保证组织的所有部位同时均匀受热。在细胞水平的对比测试实验中可以明显看出,这种纳米加热技术复苏的组织与正常组织的空白对照组基本无异,说明其对组织没有造成损害,而其他运用传统加热方法复苏的组织均出现了不同程度的损伤。而且,我们还不用担心这些纳米粒子在组织中会有残留,它们很容易冲洗干净。
当然,目前他们的实验规模也只有50毫升,这虽然足以成功将猪动脉从玻璃化的状态中复苏过来,但是对于整个心脏来说还是不够的。他们的下一步计划挑战复苏兔子肾脏,要实现这一目标,他们需要将规模扩大到80毫升才行。
目前,捐赠的器官只能做到短暂的保存,如不能及时移植,则会浪费掉.jpg
唤醒冷冻器官?还为时过早

从组织层面应用到器官层面还是存在其他障碍的。首先,在这种纳米加热法中,让纳米粒子均匀分布在器官中是非常必要的,否则就会导致受热不均。对此不同器官的注射难度也不太一样,例如心脏之类的具有空腔心室的器官,会很适合运用这项技术;而其他器官,比如肾脏的组织就相对要紧密一些,纳米粒子难以分散其中。此外,器官毕竟是由多种不同的组织构成的,结构上更为复杂,虽然加热组织的技术已经具备,但是对于更大的器官就需要利用更大更复杂的设备来加热,而这难度系数的增加绝不仅仅是简单的体积方面变大而已。
比斯科夫教授表示,从科学的角度来讲,将这项技术的规模扩大到器官层面将会成为许多研究学者共同努力的目标。这是一个跨越学科的挑战,这项技术现存的优缺点、如何将其更好的应用于不同类型的组织以及最终实现“器官银行”的设想,都是科学家们关心和考虑的问题。但是就目前而言,这项技术在应用于器官方面的研究仍然是一片空白,要真正实现利用纳米加热复苏超低温冷冻的器官至少还需要10年的时间。
至于是否能实现如科幻作品中冷冻人复活这一设想,研究者表示不太乐观。不管是目前现有的冻存人体技术,还是未来的复活手段,都很难保证做到无损伤地冻存和复苏。虽然把一个完整的人冻起来并能够在将来完好地复苏的这种想法特别吸引人,但是想想整个人体系统的复杂性,我们就会发现还有非常遥远的一段路要走。

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