Ученые из Массачусетского центра применения технологий в медицине (MGH-CEM) разработали простой метод поддержания воды и растворов на основе воды в жидком состоянии при температурах, значительно меньших обычной «точки замерзания» в течение очень длительных периодов времени. В то время как им удалось проделать это с объемом всего в несколько унций, их подход, описанный в Nature Communications, однажды может обеспечить безопасное продолжительное сохранение клеток крови, тканей и органов, а также улучшить сохранность продуктов питания.
«Вода и другие водные растворы в тех объемах, которые мы встречаем каждый день, обычно замерзают при охлаждении ниже точки замерзания в 0 градусов по Цельсию», говорит Берк Уста, доктор наук из MGH-CEM, соавтор работы. «Наш подход, который мы назвали «глубоким переохлаждением», состоит в том, чтобы покрыть поверхность такой жидкости раствором, который не смешивается с водой, вроде минерального масла, чтобы заблокировать взаимодействие между водой и воздухом. Этот удивительно простой, практичный и недорогой подход переохлаждения жидкостей в течение длительных периодов может открыть много методов сохранения еды и медикаментов, а также позволит проведение фундаментальных экспериментов, которые ранее не были доступны».
Можно ли заморозить органы надолго?
В большинстве реальных сред вода и водные растворы начинают замерзать, когда температура достигает уровня ниже нуля, причем кристаллы льда произвольно формируются там, где жидкости контактируют с воздухом или различными примесями в растворе. Переохлаждение, позволяющее поддерживать жидкость при низкой температуре без кристаллизации, можно осуществить лишь с небольшими объемами и в течение коротких периодов времени, используя оборудование с высоким давлением, которое дорого стоит и может повредить ткани или другие биологические материалы.
Снижение температуры любого биологического материала – в процессе, например, холодного хранения скоропортящихся продуктов и органов для трансплантации – замедляют метаболические и другие реакции. Переохлаждение продлевает это замедление метаболизма без повреждений, вызванных кристаллизацией льда. Ученые обнаружили, что запечатывание поверхности небольшого (1 мл) образца воды маслом на основе углеводородов, таким как минеральное, оливковое или парафиновое масло, может подавить образование льда при температурах до -13 градусов в течение недели. В процессе экспериментов с более сложными маслами и простыми углеводородами, вроде спиртов и алканов, им удалось сохранить 1 мл образцов воды и суспензии клеток переохлажденными до -20 градусов в течение 100 дней и 100 мл образцов на неделю.