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2022-07-28 20:21:32 创业研究

　　长期以来，心脏保存是个难题。零度以上保存时间太短，零度以下人体组织会被冰晶破坏。科学家们一直试图解决这个难题。现在，他们找到了出路。　　

　　等过冷容器示意图。图片来源：加州大学伯克利分校安东尼康西利奥　　

　　作者|栗子　　

　　心脏一旦出了人体，一般都维持不了多久。以现有的冷冻保存技术，心脏细胞的功能会在4小时后开始衰竭。如果将这样的心脏移植给患者，器官功能障碍的风险会大大增加。由于时间限制，大部分捐献的心脏不能及时移植给有需要的患者，只好丢弃。　　

　　但是现在，加州大学伯克利分校的科学家们找到了一种让心脏组织保持更长时间的方法，使得心脏组织在零度以下储存3天后，还能成功复苏.他们的研究成果发表在《通讯生物学》杂志《通讯生物学》上。　　

　　温度虽低，却不结冰 　　

　　有哪些方法可以让物体保持在零下的环境中？传统的冷冻方法，也叫“等压冷冻”，是将物体冷冻在一个气压恒定的地方，比如一个标准大气压：当温度降到零度以下时，水就会开始结冰。　　

　　但冰晶会破坏细胞结构，损伤人体组织，不利于活体器官的保存。那么，怎样才能在不冻结组织的情况下，达到把温度降到冰点以下的目的呢？　　

　　冰的密度比水小。图片来源：Johnathon Choate 　　

　　水结冰时，体积会膨胀。但是，如果一个硬容器装满水，里面的气泡被排出，然后将容器放入冷冻室，由于没有多余的空间让水结冰，冰点以下的水可以保持液态。这将防止冰晶损害人体组织。　　

　　这个操作叫“等容过冷”。你也可以做类似的事情，比如把一瓶摇好的可乐放在冰箱的冷冻室里，几个小时后你就会得到一瓶“超级冷冻”的可乐。　　

　　“超冷冻”可乐图片来源：Sci的家伙们　　

　　一开始并没有结冰，但是如果摇晃瓶子，就会发现里面的焦炭迅速凝固：当二氧化碳气泡释放出来，与液体充分接触时，气泡周围就形成了冰晶。　　

　　当然，伯克利的科学家们关心的不是“超级冷冻”的可乐能否做成冰沙，而是“超级冷冻”的心脏能否保留原有的功能。　　

　　保留哪些功能才算成功？ 　　

　　因此，科学家诱导人类干细胞形成心脏组织，可以像真正的心脏一样跳动，跳动的节奏接近人类的心律。这样的组织也被称为心脏微生理系统(MPS)。与此同时，这个坚硬的容器已经装满了器官保存液。将跳动的心脏微生理系统放入容器密封，几乎不留气泡，即可开始“等容过冷”操作。　　

　　心脏组织低温保存，瓶内灰色为心脏组织，瓶内蓝色为保存液。图片来源：DOI : 10.1038/s 42003-021-02650-9 　　

　　他们把容器放在-3的环境中，等到24小时、48小时、72小时后，分三批取出组织，放在接近人体体温的37的环境中，看有多少块心脏组织能再次跳动。结果显示，曾经在-3C停跳的心脏微生理系统，大多数都恢复了跳动.特别是在24小时后取出的心脏组织样本中，有65%可以恢复正常的自主搏动。48小时和72小时后，50%和55%恢复了正常的自发搏动。　　