近日，科學家發(fā)明了一種新型納米磁加熱技術，可以零損傷地復蘇冷凍的人體細胞組織。

　　冷凍人體，是指利用凝冰保藏(Cryopreservation)把組織長時間保存在液氮(-160°C)中，而在需要的時候，再把組織加熱復蘇的一種技術。

　　把冷凍的組織加熱復蘇而不產(chǎn)生損傷是一件非常困難的事情，這不但需要保證加熱均勻，而且需要保持一定的加熱速度。一旦這個過程中產(chǎn)生冰晶，所造成的機械力就會損傷細胞，大幅度降低組織活性。

　　而最近，科學家利用一種新型納米材料磁加熱組織，可以保證體積高達50毫升的生物組織以超過每分鐘130°C的速度均勻加熱，而不產(chǎn)生損傷。而此前，其他技術只能無損傷地加熱復蘇1毫升的生物組織，此技術突破了先前的技術極限，將體積提升整整了五十倍。

　　冷凍保存人類器官一直都是大家夢寐以求的一種技術。暫且不提科幻電影中利用冬眠艙延長人類壽命，如果能夠冰凍保存器官，器官短缺問題就能得到很好的解決。

　　調(diào)查顯示，僅僅在美國，每天因等待器官移植而死去的人就高達22人。而器官短缺問題，很多時候不是因供體不夠，而是因為捐贈的器官不能被長時間的保存，在到達患者之前就“壞了”，不具備生物活性了。

　　比如，心臟和肺只能在冰上存放最多四個小時;肝、小腸和胰腺只能存放8-12個小時。因此，超過60%的器官因來不及送達受體而不得不被處理掉。假設這些壞掉的器官能用一種合適的方式凍存起來，在到達受體以后復蘇又不失活性，器官短缺問題就能大大改善。

　　科學家估計，只要這些被浪費的器官中，有一半能保存起來，那么在未來的兩到三年內(nèi)，將不再存在器官短缺這個問題。

　　玻璃化冷凍(Vitrification)是現(xiàn)在最先進的冷凍器官技術，已經(jīng)有公司(Alcor)使用此技術凍存人類大腦。然而，面對相對先進的凍存技術，冷凍復蘇技術的發(fā)展還相對遲緩。

　　這意味著，如果沒有合適的技術，人類器官銀行將只是個“幌子”，器官只能被凍起來，卻無法被合理地“提取”出來。

　　組織玻璃化冷凍，傳導對流加熱和納米加熱示意圖。中間A-B是組織被放在防凍液中，在液氮中儲存。左邊C-D是傳導對流加熱，顏色從藍到紅表示溫度從低到高，可以看到凍存管越靠外面溫度越高，越靠近中間溫度越低。右邊E-F表示新型納米磁加熱，在均勻的磁場下，凍存管各個部分的溫度接近相同，融化后細胞還有活性，組織還可以被再利用。

　　傳導對流加熱是之前加熱凍存的小體積生物組織的“標準方法”。然而，一旦生物組織的體積變大，傳導加熱就不夠均勻，會產(chǎn)生冰晶損傷組織，或者組織會因受熱不均直接碎裂。

　　為了克服這一問題，科學家們祭出了“納米微波爐”方法。

　　他們把直徑50nm左右，鍍有二氧化硅的氧化鐵納米顆粒(iron oxide nanoparticle (IONP) )和組織混在一起。再通過均勻的磁場加熱組織(工作原理類似于我們燒菜的微波爐)，使得組織的各部分以接近相同的速度升溫，而不產(chǎn)生冰晶。當組織完全融化后，再把納米顆粒洗去，得到相對純凈而又不失活性的組織。

　　他們試驗了一系列豬和人的組織細胞，從小體積1ml到大體積50ml，使用傳統(tǒng)對流加熱復蘇和新型納米加熱復蘇進行比較。

　　在1ml的體積下，納米加熱和傳統(tǒng)加熱后的細胞有類似的存活率和生物機械特性。而在50ml的體積下，傳統(tǒng)加熱的細胞存活率降低了約80%，納米加熱的細胞存活率幾乎沒變。簡單的說，納米微波爐技術在小體積時和“標準方法”一樣有用;在大體積時，可以成為新的標準方法。

　　另外，科學家也在豬的勁動脈上使用此方法進行了冷凍再加熱復蘇。這樣處理以后的血管和原始血管在長度和彈性上都沒有顯著區(qū)別，其他生物力學特性也幾乎保持不變。

　　當然，這個研究現(xiàn)在還存在一些局限性，如果需要加熱復蘇整個器官，那么需要先把這些納米顆粒均勻地注射到整個器官當中。這一技術難題，也是科學家下一步需要克服的問題。

　　另外，本實驗并沒有真正地成功將一個完整的器官凍存然后升溫復蘇。盡管我們離真正做到凝冰保藏整個器官還有一定的距離，這一納米顆粒磁加熱技術已經(jīng)讓人十分興奮了。

　　“這是人類首次成功將大體積的生物組織從零下幾百度攝氏度，升溫復蘇而且還保持活性”，明尼蘇達大學機械工程學兼生物工程學教授約翰·比紹夫(John Bischof)說道。

　　他也是本研究的資深科學家之一：“我們突破了高溫和低溫的極限，而往往當突破極限時，你就會發(fā)現(xiàn)很多有趣的事情。這一研究實在太令人興奮了，他將會為器官銀行的建立提供技術支持。當然，它也會有巨大的社會影響力，可能會出現(xiàn)很多超越冷凍器官的應用?！?/p>