گرم کردن مجدد بافت ها و اندام های پیوندی به روش «نانوگرمایش»

به گزارش خبرگزاری علم و فناوری آنا به نقل از IE، روش نوین پژوهشگران دانشگاه کالیفرنیا «نانوگرمایش» نام دارد و از نانوذرات مغناطیسی برای گرم کردن مجدد بافت ها استفاده می کند. 

نانوگرمایش با استفاده از نانوذرات مغناطیسی

در پیوند اعضا، عضو از بدن اهدا کننده خارج می شود و در طول حمل و نقل برای رسیدن به دریافت کننده پیوند باید در محیطی بسیار سرد نگهداری شود. این دمای پایین باعث کاهش فعالیت متابولیک و کاهش نیاز به اکسیژن اندام می شود.

با این حال، روش های موجود برای اندام ها کاملا ایمن نیستند. یکی از مشکلات، آسیب دیدگی اندام در پی گرم شدن پیش از موعد در طول حمل و نقل است.

اگرچه روش هایی برای انجماد سریع اندام ها بدون خطر ایجاد بلور های یخ ایجاد شده اند، این بلور ها همچنان می توانند در طول فرآیند گرم شدن تشکیل شوند.

در این پیشرفت جدید، محققان روشی را برای آب کردن سریع و یکنواخت بافت های یخ زده توسعه داده اند. این روش ممکن است خطر آسیب ناشی از تشکیل بلور های یخ را کاهش دهد.

نانوگرمایش از نانوذرات مغناطیسی و میدان های مغناطیسی برای آب کردن بافت های یخ زده استفاده می کند. 

نانوذرات مغناطیسی با اندازه بسیار کوچک و پراکندگی بالا به همراه عوامل محافظت در برابر سرما (CPAs) در بافت بارگذاری می شوند. بر خلاف گرمایش همرفتی رایج از نواحی بیرونی بافت، نانوگرمایش از طریق تولید گرمای نانوذره از فضای داخلی بافت حاصل می شود و گرمایش یکنواخت تر و سریع تر را محقق می کند.

این پژوهشگران نانوذرات مغناطیسی مانند آهنربا های نواری ریز ایجاد کردند.  در طول آزمایش، سلول ها یا بافت های حیوانی کشت شده در محلولی از نانوذرات مغناطیسی و یک محافظ در برابر سرما قرار داده شده و سپس انجماد با نیتروژن مایع صورت گرفت.

این نانوذرات زمانی که در معرض میدان های مغناطیسی متناوب قرار می گیرند، گرما تولید می کنند. نکته جالب آنکه این گرما به سرعت یخ بافت های حیوانی را که در دمای منفی ۲۳۸ درجه فارنهایت (منفی ۱۵۰ درجه سانتیگراد) منجمد حفظ شده بودند، آب کرد.

به طور خاص، تولید گرما با از اتلاف پسماند القا می شود، که در آن انرژی مغناطیسی یک میدان مغناطیسی متناوب خارجی به گرما در نانوذرات مغناطیسی تبدیل می شود. 

مجریان این طرح می گویند افزایش سرعت گرمایش و یکنواختی می تواند از تغییر فاز CPA ها جلوگیری کند به طوری که مولکول های آب زمان کافی برای بسته بندی و تشکیل کریستال های یخ مخرب نداشته باشند. 

محققان یک روش نانوگرمایش دو مرحله ای را برای ذوب ایمن و یکنواخت بافت های یخ زده توسعه دادند. در مرحله اول، یک میدان مغناطیسی متناوب به سرعت بافت را گرم می کند. در مرحله دوم، یک میدان مغناطیسی ساکن برای کند کردن فرآیند گرمایش در مناطق با غلظت نانوذرات بالاتر اعمال می شود. 

هنوز موانع زیادی برای استفاده از فناوری جدید نانوگرمایش برای انجماد اندام ها وجود دارد. قبل از کاربرد های عملی در پیوند اعضا، باید اطمینان حاصل شود نانومیله ها می توانند به راحتی وارد اندام ها وارد و از آنها خارج شوند. 

این دانش پژوهان قصد دارد ضمن کاهش اندازه نانومیله ها، نسبت ابعاد بالای آنها را حفظ کند.

متخصصان می توانند با استفاده از نانوذرات مغناطیسی، سرعت ذوب را به طور دقیق کنترل کرده و خطر آسیب بافت را به حداقل برسانند. کنترل دقیق گرم شدن مجدد بافت ممکن است به انجماد طولانی مدت اندام کمک کند.

نتایج این تحقیقات در نشریه Nano Letters منتشر شده است.