跳动的心脏组织首次实现了过冷并成功复活

　　在为移植保存组织和器官时，一个主要的挑战是防止冰晶的形成，因为冰晶会造成严重的损害，但一项新兴技术可能有助于回避整个问题。科学家们首次使用了一种很有前景的过冷技术来保存和恢复经过改造的心脏组织，这预示着在未来，捐献的器官可以存活更长的时间。
　　这一突破的核心技术称为等容过冷技术，大约在16年前由加州大学伯克利分校的鲍里斯·鲁宾斯基 (Boris Rubinsky) 开创。 该技术旨在避免在生物材料保存过程中形成有害的冰晶，并且在食品保存方面也开始显示出前景，根据本月早些时候发表的研究，它还可以节省大量能源。
　　传统的等容冷冻法将材料暴露在恒压的大气中，使其冻结为固体，而新的等容冷冻法将材料浸入液体中。然后，将其密封在一个无空气的刚性容器中，即使温度降至冰点以下，也没有空间让冰晶形成。鲁宾斯基的团队此前已经将样品冷却至-22°C，并留有40%的材料未冻结。
　　鲁宾斯基解释道：＂这是基本的热力学。当要冻结的材料被限制在一个刚性盒子中时，只有部分体积会冻结。＂
　　在他们最新的实验中，研究人员使用了先前开发的芯片心脏系统，该系统中心脏组织是由成体干细胞培养而成的。这种组织以与人类心脏相似的节奏跳动，微流体通道用于模拟细胞暴露于营养物质和药物的过程。将这种工程组织浸入等容过冷室中并冷却至 -3 °C （26.6 °F），然后在 24、48 和 72 小时取出心脏细胞，并恢复到 37 °C （98.6 °F）的温暖温度。
　　上图：显微镜图像显示，工程人类心脏组织中肌节或肌丝的完整性和排列经过等密度过冷保存后得到了保存。
　　实验结果显示，65%到80%的样本恢复了自发跳动，而且在不同持续时间冷却的样本之间没有观察到显着差异。对样本的检查表明，等容过冷没有改变心脏组织的结构完整性，也没有大大改变心跳率或波形，尽管较长时间冷却的组织的心跳持续时间略有上升趋势。该组织也对异丙肾上腺素药物保持反应，异丙肾上腺素是用来提高心率的。
　　研究团队表示：＂据我们所知，这是关于自主跳动的工程化人类心肌的过冷和复苏的首次报告。＂
　　将心脏组织在过冷状态下保存一到三天，然后成功恢复心脏组织是该技术的一个很有前景的概念验证，这将极大地延长捐献心脏的存活时间。而目前，这一时间仅以小时为单位计算，大大限制了对有需要的病人的治疗。实际上，目前有很多病人无法接受相邻过远的心脏或肺移植，因为器官无法在长途旅行中存活下来。
　　科学家们拥有这项技术的专利，并正在研究如何将其转化为临床使用，这项工作包括将其扩大到处理整个器官。
　　研究团队还表示：＂用于冷却组织的技术是可靠的，但我们现在需要开发持续升温的技术。对于我们在这项研究中使用的微型心肌来说，这更容易。整个器官的工作则需要更多的工作。＂
　　这项研究已经发表在《通讯生物学》杂志上。
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