工程師開發(fā)一個(gè)數(shù)學(xué)模型來(lái)模擬在冷凍保護(hù)劑存在下的冷凍過程，并確定一種使損傷**小化的方法液氮罐，用于供應(yīng)低溫冷凍箱CORVALLIS，Ore。 -俄勒岡州立大學(xué)工程學(xué)院的研究人員發(fā)現(xiàn)了一種新的“玻璃化”方法，即無(wú)冰凍低溫保存，**終可以更廣泛地使用極冷以保存組織，甚**器官用于以后使用。液氮罐

研究結(jié)果在11月25日在PLOS ONE上公布，由國(guó)家科學(xué)基金會(huì)支持。

OSU化學(xué)，生物和環(huán)境工程學(xué)院副教授，醫(yī)學(xué)生物處理專家Adam Higgins說：“這可能是保護(hù)更復(fù)雜組織和結(jié)構(gòu)的重要一步。

冷凍保存已經(jīng)在更簡(jiǎn)單的應(yīng)用中廣泛使用，例如保存精液，血液，胚胎，植物種子和一些其他生物應(yīng)用。但是，它經(jīng)常受到水凍結(jié)時(shí)發(fā)生的結(jié)晶的約束，這可能損壞或破壞組織和細(xì)胞，Higgins說。這類似于當(dāng)一些食品存儲(chǔ)在冷凍箱中時(shí)發(fā)生的情況，并且當(dāng)解凍時(shí)損失它們的大部分質(zhì)地。

為了解決這個(gè)問題，研究人員已經(jīng)使用各種類型的冷凍保護(hù)劑，幫助減少冷凍過程中的細(xì)胞損傷，其中之一是乙二醇，同樣的化合物常用于汽車散熱器，以防止凍結(jié)。

Higgins說，一個(gè)問題是，許多這些冷凍保護(hù)劑是有毒的，可以損害或殺死他們?cè)噲D保護(hù)的非常細(xì)胞免受極寒的力量。

在新的OSU研究中，工程師開發(fā)了一個(gè)數(shù)學(xué)模型來(lái)模擬在冷凍保護(hù)劑存在下的冷凍過程，并確定了一種**小化損傷的方法。他們發(fā)現(xiàn)，如果細(xì)胞**初暴露于低濃度的冷凍保護(hù)劑并且允許細(xì)胞溶脹的時(shí)間，則可以在快速加入高濃度的冷凍保護(hù)劑之后將樣品玻璃化。**終結(jié)果是總體毒性小得多，Higgins說。

研究表明，玻璃化后的健康細(xì)胞存活率從常規(guī)方法的約10％增加到新的優(yōu)化程序的80％以上。

“玻璃化**大的單個(gè)問題和限制因素是冷凍保護(hù)劑毒性，這有助于解決這個(gè)問題，”希金斯說。“該模型還應(yīng)該幫助我們識(shí)別較少毒性的冷凍保護(hù)劑，并**終打開更復(fù)雜的組織和可能完整的器官玻璃化的大門。

如果這是可能的，玻璃化的更多應(yīng)用是可行的，特別是在組織再生的快速發(fā)展領(lǐng)域中取得進(jìn)展，其中干細(xì)胞可用于生長(zhǎng)新組織或甚**器官。

組織可以少量制備，然后儲(chǔ)存，直到移植需要。可以常規(guī)保存用于移植的器官，直到發(fā)現(xiàn)其使用的免疫匹配。在概念上，一個(gè)人甚**可以從自己的干細(xì)胞生長(zhǎng)一個(gè)備用的心臟或肝臟，并通??過玻璃化保存它，以防萬(wàn)一有需要，希金斯說。

重要的應(yīng)用也可能在新藥開發(fā)中找到。

現(xiàn)在使用傳統(tǒng)的細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)或動(dòng)物模型進(jìn)行藥物測(cè)試，其在許多情況下不能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)藥物在人體中的作用。為了解決這個(gè)問題，研究人員正在開發(fā)“ 器官在芯片 ”或微流控室，包含人類細(xì)胞培養(yǎng)條件下模擬本機(jī)組織或器官。

這些新的“芯片上器官”系統(tǒng)可能能夠更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)人類中的藥物反應(yīng)，但是為了部署它們，細(xì)胞必須保存在長(zhǎng)期儲(chǔ)存中。新的研究可以幫助解決這一問題，使其可以將系統(tǒng)存儲(chǔ)在玻璃化狀態(tài)。液氮罐