Cientistas usam nanotecnologia magnética para reaquecer com segurança tecidos congelados para transplante

Todos os dias, pessoas morrem esperando por um transplante de órgão. O tempo é escasso, não apenas para aqueles que aguardam órgãos, mas também para os próprios órgãos, que podem se deteriorar rapidamente durante o transporte.

Buscando estender a viabilidade dos tecidos humanos, pesquisadores relatam emLetras Nano seus esforços para facilitar o congelamento completo, em vez de resfriar e descongelar, órgãos potencialmente salvadores de vidas. Eles demonstram o reaquecimento bem-sucedido de tecidos animais por uma nanopartícula magnética.

Em agosto de 2024, mais de 114.000 pessoas estavam na lista de espera nacional para transplantes dos EUA, de acordo com a Organ Procurement and Transplantation Network, e cerca de 6.000 anualmente morrerão antes de receber um transplante de órgão. Um dos motivos é a perda de órgãos em armazenamento refrigerado durante o transporte, quando atrasos fazem com que eles esquentem prematuramente.

Métodos foram desenvolvidos para congelar rapidamente órgãos para armazenamento de longo prazo sem risco de danos pela formação de cristais de gelo, mas cristais de gelo também podem se formar durante o aquecimento. Para resolver esse problema, Yadong Yin e colegas desenvolveram uma técnica conhecida como nanoaquecimento, pioneira do colaborador John Bischof, para empregar nanopartículas magnéticas e campos magnéticos para descongelar tecidos congelados de forma rápida, uniforme e segura.

Recentemente, Yin e uma equipe desenvolveram nanopartículas magnéticas — efetivamente ímãs de barra extremamente pequenos — que, quando expostos a campos magnéticos alternados, geravam calor. E esse calor rapidamente descongelava tecidos animais armazenados a -238 graus Fahrenheit (-150 graus Celsius) em uma solução de nanopartículas e um agente crioprotetor.

Os pesquisadores estavam preocupados, no entanto, que a distribuição desigual das nanopartículas dentro dos tecidos pudesse desencadear superaquecimento onde as partículas se reuniam, o que poderia levar a danos nos tecidos e toxicidade do agente crioprotetor em temperaturas elevadas.

Para reduzir esses riscos, os pesquisadores continuaram sua investigação, trabalhando em uma abordagem de dois estágios que controla mais finamente as taxas de nanoaquecimento. Eles descrevem esse processo:

• Células cultivadas ou tecidos animais foram imersos em uma solução contendo nanopartículas magnéticas e uma substância crioprotetora e depois congelados com nitrogênio líquido.
• No primeiro estágio do descongelamento, como antes, um campo magnético alternado iniciou o rápido reaquecimento dos tecidos animais.
• À medida que as amostras se aproximavam da temperatura de fusão do agente crioprotetor, os pesquisadores aplicaram um campo magnético estático horizontal.
• O segundo campo realinhou as nanopartículas, efetivamente freando a produção de calor.

O aquecimento desacelerou mais rápido em áreas com mais nanopartículas, o que diminuiu as preocupações sobre pontos críticos problemáticos. Aplicando o método a fibroblastos de pele humana cultivados e a artérias carótidas de porcos, os pesquisadores notaram que a viabilidade celular permaneceu alta após o reaquecimento por alguns minutos, sugerindo que o descongelamento foi rápido e seguro.

A capacidade de controlar com precisão o reaquecimento do tecido nos deixa um passo mais perto da criopreservação de órgãos em longo prazo e da esperança de mais transplantes que salvem vidas para os pacientes, dizem os pesquisadores.