В целом, криоконсервация (от греч. κρύος — холод и лат. conservo — сохраняю) — это низкотемпературное хранение живых биологических объектов с возможностью восстановления их биологических функций после размораживания. Довольно давно разработаны и успешно применяются методы криоконсервации клеточных культур, тканей, эмбрионов.
В настоящее время проблему составляет не криоконсервация, а размораживание. Однако недавно стало известно о технологии, которая позволяет размораживать фрагменты тканей без повреждения их клеточной структуры.
Как известно, рабочие температуры криоконсервации составляют менее –196°C. Фрагменты сохраняемой ткани помещаются в жидкий азот, что позволяет полностью остановить биохимические процессы в клетках, включая обмен веществ и энергии.
Команда ученых из США заявила о разработке новой методики, которая позволяет замораживать образцы тканей и органов абсолютно без повреждения клеток.
Вместо использования конвекции, применяемой для разморозки тканей, ученые использовали наночастицы для разогрева тканей, с равномерным повышением температуры всех её участков, причем повышение температуры происходило очень быстро: более 100 градусов в минуту, в результате чего не возникли ледяные кристаллы, которые, собственно и повреждали клетки.
Источник: Manuchehrabadi et al., Science Translational Medicine (2017)
В исследовательской программе были использованы наночастицы оксида железа, покрытые кремнеземом, которые нагревались при помощи электромагнитного поля. После восстановления нормального температурного режима ученые выводили наночастицы из экспериментального образца ткани путем вымывания.
Основные повреждающие факторы при замораживании живой ткани — образование льда внутри кленки и обезвоживание. Если охлаждение ведется с высокой скоростью, внутри клетки образуются кристаллы льда, что влечет за собой увеличение внутреннего объема структур клетки и их разрушение. При охлаждении клетка теряет до 90% воды, что приводит к разрушению белковых комплексов, из-за чего размороженная клетка не может нормально существовать.