Cientistas descobrem como congelar órgãos para transplante sem rachaduras
A criopreservação, que é o processo de conservar tecidos biológicos resfriando-os a temperaturas extremamente baixas, parece saída de um filme de ficção científica. Na verdade, cientistas têm investigado e aprimorado essa técnica há quase um século. O progresso foi lento por décadas, mas em 2023, isso começou a mudar, quando pesquisadores da Universidade de Minnesota realizaram com sucesso o transplante de um rim criopreservado em outro rato. Esse marco demonstrou que órgãos congelados poderiam um dia ser utilizados em transplantes humanos.
Apesar desse avanço, a preservação de órgãos maiores continua sendo um grande desafio. Um dos principais problemas é a fissuração, que pode ocorrer quando os tecidos são resfriados muito rapidamente. Essas fraturas podem danificar o órgão e torná-lo inutilizável, tornando a prevenção de fissuras um objetivo crítico para a evolução da preservação e transplante de órgãos.
Uma equipe da Texas A&M University, liderada pelo Dr. Matthew Powell-Palm, do Departamento de Engenharia Mecânica J. Mike Walker ’66, apresentou uma nova abordagem visando abordar esse problema. A pesquisa descreve um método que poderia reduzir a probabilidade de fissuração durante a criopreservação.
Vitrificação e o Papel da Temperatura de Transição do Vidro
Para manter os órgãos viáveis fora do corpo por períodos mais longos, os cientistas utilizam um processo conhecido como vitrificação. Esta técnica envolve resfriar o tecido em uma solução especializada até que ele atinja um estado semelhante ao vidro. Nessa condição, as células estão efetivamente “congeladas no tempo” sem formar cristais de gelo prejudiciais.
A composição da solução de vitrificação desempenha um papel crucial na sobrevivência do tecido durante o processo. Ajustando essa mistura, os pesquisadores podem investigar como diferentes propriedades influenciam o risco de fissuração.
“Neste estudo, investigamos diferentes temperaturas de transição do vidro, que acreditamos desempenharem um papel dominante na fissuração,” disse Powell-Palm, assistente de professor de engenharia mecânica. “Aprendemos que temperaturas de transição do vidro mais elevadas reduzem a probabilidade de fissuração.”
Desenvolvendo Soluções de Criopreservação Mais Seguras
Essa descoberta oferece aos cientistas uma direção mais clara para melhorar os métodos de criopreservação. Ao desenvolver soluções de vitrificação aquosa com temperaturas de transição do vidro mais altas, os pesquisadores podem proteger melhor os órgãos de danos estruturais durante o congelamento.
“A fissuração é apenas uma parte do problema,” afirmou Powell-Palm. “As soluções também precisam ser biocompatíveis com o tecido.”
Impacto Amplo Além dos Transplantes de Órgãos
Os avanços em criopreservação vão muito além da medicina de transplantes. Técnicas de preservação aprimoradas podem apoiar a conservação da vida selvagem e da biodiversidade, melhorar o armazenamento de vacinas e ajudar na redução do desperdício de alimentos. Como o método pode prolongar a viabilidade de materiais biológicos, ele tem o potencial de beneficiar muitas áreas da pesquisa e aplicação em ciências biológicas.
“Este estudo oferece uma contribuição seminal para a nossa compreensão da termodinâmica das soluções aquosas,” disse o coautor e chefe do Departamento de Engenharia Mecânica, Dr. Guillermo Aguilar, que ocupa a cátedra James e Ada Forsyth. “Estou ansioso por mais resultados encorajadores nessa direção, que, em última análise, aumentarão a viabilidade dos sistemas biológicos em todas as escalas – desde células individuais até órgãos inteiros.”
Equipe de Pesquisa e Apoio
O estudo também contou com a participação do Dr. Soheil Kavian, dos alunos de doutorado Crystal Alvarez e Ron Sellers, e do aluno de graduação Gabriel Arismendi Sanchez, todos do departamento de engenharia mecânica.
“Em sua essência, a engenharia mecânica requer uma compreensão de como algo – qualquer coisa – funciona. Este projeto integra química física, física do vidro, termomecânica e criobiologia,” disse Powell-Palm. “Esses alunos fizeram um trabalho incrível ao aplicar o pensamento holístico que a engenharia mecânica requer a este trabalho.”
O financiamento da pesquisa foi fornecido pelo Centro de Pesquisa em Engenharia da National Science Foundation para Tecnologias Avançadas para a Preservação de Sistemas Biológicos, que apoia trabalhos de ponta em criopreservação.
