نانوذرات مغناطیسی جدید می‌توانند با اطمینان بافت‌ها را برای پیوند گرم کنند
در پیوند اعضا، زمان از اهمیت بسیاری برخوردار است زیرا کیفیت اعضا در طی حمل و نقل سریعاً کاهش می‌یابد.
محققان دانشگاه کالیفرنیا، ریورساید، تکنیک جدیدی توسعه داده‌اند که می‌تواند عمر بافت‌های انسانی برای پیوند را افزایش دهد.
آنها این تکنیک را نانوگرم‌کنی می‌نامند که از نانوذرات مغناطیسی برای گرم کردن بافت‌ها استفاده می‌کند.
نانگرم‌کنی با استفاده از نانوذرات مغناطیسی
قبل از پیوند، عضو از اهداکننده برداشته شده و باید در محیطی بسیار سرد جهت حمل و نقل نگهداری شود. این دمای پایین فعالیت متابولیک را کاهش داده و نیاز اکسیژن عضو را کم می‌کند.
با این حال، روشهای موجود برای اعضا کاملاً ایمن نیستند. یکی از مشکلات آسیب دیدن عضو در اثر گرمایش پیش از موعد در طی حمل و نقل است.
در حالی که روش‌هایی برای سریعاً فریز کردن اعضا بدون خطر تشکیل بلور یخ توسعه داده شده‌اند، بلورهای یخ می‌توانند در طی فرآیند ذوب شدن نیز تشکیل شوند.
در این توسعه جدید، محققان روشی برای سریعتر و یکنواخت‌تر ذوب کردن بافت‌های فریز شده ایجاد کرده‌اند. این تکنیک ممکن است ریسک آسیب به بافت‌ها به دلیل تشکیل بلورهای یخ را کاهش دهد.
نانگرم‌کنی از نانوذرات مغناطیسی و میدان‌های مغناطیسی برای ذوب کردن بافت‌های فریز شده استفاده می‌کند.
“نانوذرات مغناطیسی با اندازه بسیار کوچک و توزیع بالا به‌همراه عوامل حفاظتی در برابر سرما (CPAs) به بافت وارد می‌شوند. برخلاف گرمایش همرفتی سنتی از مناطق خارجی بافت، نانگرم‌کنی از طریق تولید گرما از فضای داخلی بافت توسط نانوذرات محقق میشود، که به گرمایش یکنواخت‌تر و سریعتر منجر میشود,” یادونگ یین، که این مطالعه را رهبری کرده، به Interesting Engineering (IE) گفت.
تکنیک نانگرم‌کنی دو مرحله‌ای
طبق اعلامیه مطبوعاتی، تیم نانوذرات مغناطیسی مانند مغناطیس‌های کوچک بار توسعه دادند.
در آزمایشات، سلول‌های کشت‌شده یا بافت‌های حیوانی در محلولی از نانوذرات مغناطیسی و یک محافظ در برابر سرما قرار داده شدند و سپس با نیتروژن مایع فریز شدند.
این نانوذرات وقتی در معرض میدان‌های مغناطیسی متناوب قرار گرفتند، گرما تولید کردند. جالب است که این گرما به سرعت بافت‌های حیوانی حفظ شده در -238 درجه فارنهایت (-150 درجه سلسیوس) را ذوب کرد.
“به‌خصوص، تولید گرما از طریق از دست رفتن هیسترسیس ایجاد میشود، که در آن انرژی مغناطیسی یک میدان مغناطیسی متناوب خارجی به گرما در نانوذرات مغناطیسی تبدیل میشود. افزایش نرخ و یکنواختی گرمایش می‌تواند از تغییر فاز CPAs جلوگیری کند تا مولکول‌های آب نتوانند به اندازه کافی زمان برای بسته شدن و تشکیل بلورهای یخ آسیب‌زا داشته باشند,” یین توضیح داد.
مخصوصاً، محققان تکنیک نانگرم‌کنی دو مرحله‌ای را برای یکنواخت و ایمن ذوب کردن بافت‌های فریز شده توسعه دادند. در مرحله اول، یک میدان مغناطیسی متناوب به سرعت بافت را گرم می‌کند. در مرحله دوم، یک میدان مغناطیسی ثابت به کار می‌رود تا فرآیند گرم شدن را در مناطقی با تمرکز بیشتر نانوذرات آهسته کند.
“هنوز موانع زیادی قبل از استفاده از نانگرم‌کنی برای حفاظت از اعضای بدن داریم. قبل از کاربردهای عملی در پیوند اعضا، باید اطمینان حاصل کنیم که نانومیله‌ها به راحتی وارد و خارج از اعضا می‌شوند,” یین اشاره کرد.
علاوه بر این، تیم هدف دارد تا اندازه نانومیله‌ها را کاهش دهد در حالی که نسبت بالای ابعادی آنها را حفظ کند.
با استفاده از نانوذرات مغناطیسی، کارشناسان می‌توانند نرخ ذوب شدن را به خوبی کنترل کنند و ریسک آسیب به بافت‌ها را به حداقل برسانند. کنترل دقیق گرم شدن بافت می‌تواند به حفاظت طولانی‌مدت از اعضای بدن کمک کند.
این یافته‌ها در مجله Nano Letters گزارش شده است.
