Para peneliti di Texas A&M University melaporkan bahwa peningkatan suhu transisi gelas pada larutan vitrifikasi berair dapat mengurangi keretakan akibat tekanan termal—salah satu hambatan utama dalam kriopreservasi jangka panjang untuk jaringan yang lebih besar dan, nantinya, organ untuk transplantasi.
Para peneliti di Texas A&M University menyatakan telah mengidentifikasi variabel termodinamika utama yang dapat membantu mengurangi keretakan selama kriopreservasi—fraktur yang dapat membuat jaringan dan organ yang lebih besar tidak dapat digunakan setelah penyimpanan ultra-dingin.
Dalam studi yang diterbitkan di Scientific Reports, tim tersebut melaporkan bahwa suhu transisi gelas yang lebih tinggi dalam larutan vitrifikasi berair dikaitkan dengan kemungkinan keretakan akibat tekanan termal yang lebih rendah selama proses pendinginan.
Vitrifikasi adalah metode preservasi bebas es yang mendinginkan jaringan biologis dalam larutan krioprotektif hingga mencapai keadaan seperti kaca, membantu menghindari pembentukan kristal es yang dapat merusak sel. Namun, keretakan tetap menjadi tantangan yang terus berlanjut, terutama seiring bertambahnya ukuran sampel, karena perubahan suhu yang cepat dapat menimbulkan tekanan mekanis.
"Dalam studi ini, kami menyelidiki berbagai suhu transisi gelas, yang kami yakini berperan dominan dalam keretakan," kata Matthew Powell-Palm, asisten profesor di J. Mike Walker ’66 Department of Mechanical Engineering, Texas A&M. "Kami mempelajari bahwa suhu transisi gelas yang lebih tinggi mengurangi kemungkinan terjadinya keretakan."
Powell-Palm juga mengingatkan bahwa mencegah keretakan bukan satu-satunya persyaratan untuk preservasi yang layak.
"Keretakan hanyalah satu bagian dari masalah," ujarnya. "Larutan tersebut juga harus biokompatibel dengan jaringan."
Rilis ScienceDaily yang mendeskripsikan penelitian ini membingkai temuan tersebut sebagai langkah menuju tujuan jangka panjang untuk "menyimpan" organ untuk penggunaan di masa depan, dan merujuk pada kemajuan sebelumnya di bidang ini. Pada tahun 2023, peneliti di University of Minnesota melaporkan transplantasi ginjal tikus yang mampu bertahan hidup setelah organ tersebut dikriopreservasi dan dihangatkan kembali.
Rekan penulis Guillermo Aguilar, yang menjabat sebagai kepala Departemen Teknik Mesin di Texas A&M dan James and Ada Forsyth Professor, menyebut studi ini sebagai langkah dasar bagi penelitian di masa depan.
"Studi ini memberikan kontribusi penting bagi pemahaman kita tentang termodinamika larutan berair," kata Aguilar, seraya menambahkan bahwa ia mengharapkan kemajuan yang "pada akhirnya akan menghasilkan peningkatan viabilitas sistem biologis dalam segala skala -- mulai dari sel tunggal hingga organ utuh."
Texas A&M menyatakan bahwa studi ini juga melibatkan Soheil Kavian, mahasiswa Ph.D. Crystal Alvarez dan Ron Sellers, serta mahasiswa sarjana Gabriel Arismendi Sanchez.
Pendanaan disediakan melalui Engineering Research Center for Advanced Technologies for the Preservation of Biological Systems dari National Science Foundation, menurut rilis tersebut.
Di luar penelitian transplantasi, rilis tersebut mencatat bahwa metode kriopreservasi yang lebih baik dapat memiliki aplikasi dalam konservasi keanekaragaman hayati dan penyimpanan vaksin.
