Μαγνητικά νανοσωματίδια μπορούν να βελτιώσουν την κρυοσυντήρηση ιστών;

νανοσωματίδια

Η μεταμόσχευση οργάνων μπορεί κυριολεκτικά να σώσει μια ζωή. Πέρα από το πρόβλημα των δοτών και της συμβατότητας, σημαντικό ρόλο παίζει και το χρονικό διάστημα μέχρι τη μεταμόσχευση. Η κρυοσυντήρηση ιστών είναι η διατήρηση ιστών/οργάνων έξω από το ανθρώπινο σώμα σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες. Με αυτόν τον τρόπο μπορούν να διατηρηθούν τα όργανα για κάποιο χρονικό διάστημα μέχρι τη μεταμόσχευση τους σε κάποιον άνθρωπο που τα έχει ανάγκη. Το χρονικό διάστημα από την επαναφορά μέχρι τη μεταμόσχευση του ιστού είναι περιορισμένο,καθώς οι πολύ χαμηλές θερμοκρασίες για τη συντήρηση, οδηγούν σε προβλήματα μόλις ο ιστός βρεθεί στην κανονική θερμοκρασία του σώματος. Λύση στο πρόβλημα αυτό, σύμφωνα με πρόσφατη έρευνα φαίνεται πώς μπορεί να δώσει η θερμότητα που επάγουν μαγνητικά νανοσωματίδια.

Τι είναι τα μαγνητικά νανοσωματίδια και ποιο το πρόβλημα της διατήρησης ιστών για μεταμόσχευση;

Τα νανοσωματίδια γενικά είναι σωματίδια πολύ μικρών διαστάσεων,στη νανοκλίμακα. Το μέσο μέγεθός τους κυμαίνεται από 1-100nm και μπορούν να συντεθούν με μια πληθώρα φυσικοχημικών μεθόδων. Τα μαγνητικά νανοσωματίδια είναι νανοσωματίδια με μαγνητικές ιδιότητες,εξαιτίας της σύνθεσής τους π.χ. σωματίδια από οξείδια του σιδήρου. Η χρήση των σωματιδίων αυτών για ιατρικού σκοπούς είναι αρκετά διαδεδομένη. Μερικές από τις εφαρμογές των μαγνητικών νανοσωματιδίων στην ιατρική είναι: η μαγνητική τομογραφία, ο μαγνητικός διαχωρισμός κυττάρων, καθώς και η χρήση τους για την θεραπεία ορισμένων τύπων καρκίνου μέσω της μαγνητικής υπερθερμίας.

 

 

ΔΙΑΒΑΣΤΕ ΑΚΟΜΑ

Αν και τα κύτταρα,βλαστοκύτταρα,έμβρυα μπορούν να “καταψυχθούν” μέσω της υάλωσης (“vitrification”) και να διατηρηθούν και για χρόνια,δεν ισχύει το ίδιο και για ολόκληρους ιστούς και όργανα,εξαιτίας της ανάπτυξης παγοκρυστάλλων. Συγκεκριμένα, μετά την “ψύξη” του ιστού για τη διατήρησή του, η επιστροφή  στις φυσιολογικές θερμοκρασίες πρέπει να γίνει αρκετά άμεσα καθώς οι παγοκρύσταλλοι που αναπτύσσονται στις χαμηλές θερμοκρασίες,προκαλούν ισχαιμική βλάβη στον ιστό.Το πρόβλημα αυτό είναι και ένα από τα βασικά εμπόδιο της  επίτευξης της κρυογονικής– μιας επίδοξης μεθόδου για τη διατήρηση κ του σώματος ακόμα και μετά το θάνατο.

νανοσωματίδια

Το χρονικό διάστημα από την επαναφορά του οργάνου μέχρι τη μεταμόσχευση πρέπει να είναι πολύ σύντομο. Αξίζει να αναφέρουμε ότι η καρδιά και οι πνεύμονες διατηρούνται λίγες ώρες (λιγότερες από 12), ενώ τα νεφρά μέχρι και 36 ώρες. Πρόσφατη έρευνα όμως, η κρυοσυντήρηση μπορεί να έχει επιτυχή αποτελέσματα για μεγαλύτερα χρονικά διαστήματα σε σχέση με τη συμβατική μέθοδο. Στην έρευνα αυτή, που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Science Translational Medice, οι επιστήμονες χρησιμοποιούν νανοσωματίδια για να ξανα-θερμάνουν τον ιστό στις φυσιολογικές θερμοκρασίες.

Επαγωγή θερμότητας με νανοσωματίδια για καλύτερη κρυοσυντήρηση ιστών

νανοσωματίδια
Η εικόνα πάρθηκε από τον ιστότοπο:https://2.bp.blogspot.com/-EnPBBQyhXqw/WLeFBMJAXtI/AAAAAAABTWk/0Q8M6f2mfo8EP6hUIn4wjz9IkeQ-8TALwCLcB/s1600/cryowarming.jpg

Είναι ευρέως γνωστό ότι τα μαγνητικά νανοσωματίδια όταν εκτίθενται σε εναλλασσόμενο μαγνητικό πεδίο εκλύουν ενέργεια υπό μορφή θερμότητας-στην ιδιότητα αυτή μάλιστα στηρίζεται η μαγνητική υπερθερμία. Οι επιστήμονες Navid Manuchehrabadi, John C. Bischof και η υπόλοιπη ερευνητική ομάδα αξιοποίησε την ιδιότητα επαγωγής θερμότητας από τα μαγνητικά νανοσωματίδια  για την επαναφορά των ιστών. Ειδικότερα, οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν νανοσωματίδια οξειδίου του σιδήρου. Τα νανοσωματιδια ήταν σφαιρικά και είχαν διάαμετρο 10nm. Εκτός όμως, από το μαγνητικό πυρήνα, τα νανοσωματίδια είχαν  και ειδική επικάλυψη για την εξασφάλιση της σταθερής λειτουργικότητάς τους. Έτσι η  τελική (υδροδυναμική) τους διάμετρος ήταν 50nm.

Τα μαγνητικά νανοσωματίδια εισήχθησαν σε ειδικό διάλυμα που χρησιμοποιείται στην κρυογονική και με εφαρμογή εναλλασσόμενου μαγνητικού πεδίου, οι επιστήμονες κατόρθωσαν να θερμάνουν -χωρίς βλάβη- κατεψυγμένα κύτταρα ανθρώπινου δέρματος, αρτηρίες χοίρου και καρδιακό ιστό χοίρου.  Η θέρμανση είχε ρυθμό 130°C/min και ήταν ομοιόμορφη. Μάλιστα τα συστήματα που εξετάστηκαν και θερμάνθηκαν επιτυχώς είχαν όγκο 50mL, μεγαλύτερο από όσο επιτρέπει η συμβατική μέθοδος.

 Η επιμήκυνση του “χρόνου ζωής” του ιστού μέσω της κρυοσυντήρησης μπορεί να επιφέρει βλάβη στον ιστό. Στη μελέτη των Navid Manuchehrabadi, John C. Bischof κ της υπόλοιπης επιστημονικής ομάδας,  φαίνεται πώς υπάρχει η ελπίδα για την αποφυγή αυτού του προβλήματος μέσω της νανοτεχνολογίας. Σίγουρα, εάν αυτή η τεχνική βελτιστοποιηθεί ανοίγεται ένας νέος δρόμος, όχι μόνο για τη μεταμόσχευση οργάνων αλλά και την κρυογονική γενικότερα.


Λίγα λόγια για τον συντάκτη

Ζωή Καλπαξίδου

Γεννήθηκα στη Θεσσαλονίκη και είμαι απόφοιτη του τμήματος Φυσικής,του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης.Η περιέργεια μου για κάθε τι καινοτόμο στο χώρο της Επιστήμης και της Τεχνολογίας με ώθησε σε μεταπτυχιακές σπουδές στον ίδιο τομέα αλλά και στην αρθρογραφία,με την οποία ασχολούμαι τα τελευταία χρόνια.

Εβδομαδιαία ενημέρωση απο το maxmag στο email σου

Η ενημέρωση σου, για όλα τα θέματα, επί παντός επιστητού, είναι προτεραιότητα για μας στο MAXMAG. Αυτός είναι κ ο λόγος, για τον οποίο κάθε εβδομάδα οι συντάκτες μας θα επιλέγουν τα 15 σημαντικότερα άρθρα, από όλες τις στήλες του περιοδικού και θα φροντίζουμε να τα λαμβάνεις απευθείας στο email σου. Όλες οι σημαντικές ειδήσεις θα σε περιμένουν να τις ανοίξεις. Το μόνο που χρειάζεται να κάνεις είναι μια εγγραφή στο Newsletter μας. Τι περιμένεις λοιπόν;