Científicos utilizan nanotecnología magnética para restablecer de forma segura la temperatura de los tejidos congelados para trasplante

Todos los días, mueren personas a la espera de un trasplante de órgano. El tiempo es escaso, no solo para quienes esperan órganos, sino también para los propios órganos, que pueden sufrir un rápido deterioro durante el traslado. Con el fin de ampliar la viabilidad de los tejidos humanos, los investigadores informan en la revista Nano Letters de ACS sus esfuerzos por facilitar la congelación completa, en lugar del enfriamiento y el posterior recalentamiento, de órganos que podrían salvar vidas. Demuestran el éxito de las nanopartículas magnéticas para recalentar los tejidos animales. 

A agosto de 2024, más de 114 000 personas figuran en la lista nacional de espera para trasplantes de los EE. UU., según la Organ Procurement and Transplantation Network (Red de Obtención y Trasplante de Órganos), y alrededor de 6000 mueren por año antes de recibir un trasplante de órganos. Una de las causas es la pérdida de órganos almacenados en frío durante el traslado cuando, por retrasos, se recalientan de forma anticipada. Se han desarrollado métodos para congelar con rapidez los órganos para su almacenamiento a un plazo más largo sin riesgo de daño por la formación de cristales de hielo, aunque los cristales de hielo también pueden formarse durante el recalentamiento. Para abordar este problema, Yadong Yin y sus colegas perfeccionaron una técnica conocida como “nanocalentamiento”, impulsada por el colaborador John Bischof, que emplea nanopartículas magnéticas y campos magnéticos para descongelar los tejidos congelados de forma rápida, uniforme y segura. 

Hace poco, Yin y un equipo desarrollaron nanopartículas magnéticas (de hecho, imanes en barra muy diminutos) que, al exponerse a campos magnéticos alternantes, generaban calor. Ese calor descongeló con rapidez los tejidos animales almacenados a -238 grados Fahrenheit (-150 grados Celsius) en una solución de nanopartículas y un agente crioprotector. No obstante, los investigadores temían que una distribución desigual de las nanopartículas en el interior de los tejidos pudiera provocar un sobrecalentamiento en el lugar donde se congregaban las partículas, lo que podría provocar daños tisulares y toxicidad proveniente del crioprotector a temperaturas elevadas.  

Para reducir estos riesgos, los investigadores han continuado su investigación trabajando en un enfoque en dos etapas que controla con mayor precisión los índices de nanocalentamiento. Describen este proceso en el nuevo estudio publicado en Nano Letters: 

• Las células cultivadas o los tejidos animales se sumergieron en una solución que contenía nanopartículas magnéticas y una sustancia crioprotectora, y se congelaron con nitrógeno líquido.  
• En la primera etapa de descongelación, y antes también, un campo magnético alternante inició el recalentamiento rápido de los tejidos animales. 
• A medida que las muestras se acercaban a la temperatura de fusión del agente crioprotector, los investigadores aplicaron un campo magnético estático horizontal.  
• El segundo campo realineó las nanopartículas y frenó con eficacia la producción de calor. 

El calentamiento se desaceleró más rápido en las zonas con más nanopartículas, lo que mitigó la preocupación por los puntos candentes problemáticos. Al aplicar el método a fibroblastos cultivados de piel humana y a arterias carótidas de cerdo, los investigadores observaron que la viabilidad celular se mantuvo alta después del recalentamiento durante unos minutos, lo que indica que la descongelación fue rápida y segura. Según los investigadores, la capacidad de controlar con precisión el recalentamiento tisular nos acerca un paso más a la criopreservación de órganos a largo plazo y a la esperanza de más trasplantes que salvan vidas para los pacientes. 

Los autores agradecen la financiación de la National Science Foundation de los EE. UU.

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