Investigadores de la Universidad Texas A&M informan que elevar la temperatura de transición vítrea de las soluciones acuosas de vitrificación puede reducir las grietas por estrés térmico, uno de los principales obstáculos para la criopreservación a largo plazo de tejidos más grandes y, eventualmente, de órganos para trasplantes.
Investigadores de la Universidad Texas A&M afirman haber identificado una variable termodinámica importante que puede ayudar a reducir las grietas durante la criopreservación, fracturas que pueden dejar tejidos y órganos grandes inutilizables tras el almacenamiento a temperaturas ultrabajas.
En un estudio publicado en Scientific Reports, el equipo informa que temperaturas de transición vítrea más altas en las soluciones acuosas de vitrificación están asociadas con una menor probabilidad de sufrir grietas por estrés térmico durante el enfriamiento.
La vitrificación es un método de preservación sin hielo que enfría el tejido biológico en una solución crioprotectora hasta que alcanza un estado similar al vidrio, lo que ayuda a evitar la formación de cristales de hielo que pueden dañar las células. Sin embargo, el agrietamiento sigue siendo un desafío persistente, especialmente a medida que aumenta el tamaño de las muestras, ya que los cambios rápidos de temperatura pueden generar tensiones mecánicas.
"En este estudio, investigamos diferentes temperaturas de transición vítrea, que creemos que desempeñan un papel dominante en el agrietamiento", señaló Matthew Powell-Palm, profesor asistente en el Departamento de Ingeniería Mecánica J. Mike Walker ’66 de Texas A&M. "Aprendimos que las temperaturas de transición vítrea más altas reducen la probabilidad de agrietamiento".
Powell-Palm también advirtió que prevenir fracturas no es el único requisito para una preservación viable.
"El agrietamiento es solo una parte del problema", afirmó. "Las soluciones también deben ser biocompatibles con el tejido".
El comunicado de ScienceDaily que describe el trabajo enmarca los hallazgos como un paso hacia el objetivo a largo plazo de "almacenar" órganos para su uso posterior, y señala progresos previos en el campo. En 2023, investigadores de la Universidad de Minnesota informaron sobre un trasplante de riñón de rata que permitió la supervivencia después de que el órgano fuera criopreservado y recalentado.
El coautor Guillermo Aguilar, identificado como jefe del Departamento de Ingeniería Mecánica de Texas A&M y profesor James and Ada Forsyth, calificó el estudio como un paso fundamental para trabajos futuros.
"Este estudio ofrece una contribución seminal a nuestra comprensión de la termodinámica de las soluciones acuosas", dijo Aguilar, y añadió que espera avances que "en última instancia produzcan una mayor viabilidad de los sistemas biológicos de todas las escalas, desde células individuales hasta órganos completos".
Texas A&M indicó que en el estudio también participaron Soheil Kavian, los estudiantes de doctorado Crystal Alvarez y Ron Sellers, y el estudiante de grado Gabriel Arismendi Sanchez.
Según el comunicado, la financiación fue proporcionada a través del Centro de Investigación de Ingeniería para Tecnologías Avanzadas para la Preservación de Sistemas Biológicos de la Fundación Nacional de Ciencias (NSF).
Más allá de la investigación sobre trasplantes, el comunicado señaló que los métodos mejorados de criopreservación podrían tener aplicaciones en la conservación de la biodiversidad y el almacenamiento de vacunas.
