Pesquisadores da Texas A&M University relatam que elevar a temperatura de transição vítrea de soluções aquosas de vitrificação pode reduzir rachaduras por estresse térmico — um dos principais obstáculos para a criopreservação a longo prazo de tecidos maiores e, eventualmente, de órgãos para transplante.
Pesquisadores da Texas A&M University afirmam ter identificado uma variável termodinâmica importante que pode ajudar a reduzir rachaduras durante a criopreservação — fraturas que podem tornar tecidos e órgãos maiores inutilizáveis após o armazenamento ultracongelado.
Em um estudo publicado na Scientific Reports, a equipe relata que temperaturas de transição vítrea mais altas em soluções aquosas de vitrificação estão associadas a uma menor probabilidade de rachaduras por estresse térmico durante o resfriamento.
A vitrificação é uma abordagem de preservação sem gelo que resfria o tecido biológico em uma solução crioprotetora até que ele entre em um estado semelhante ao vidro, ajudando a evitar a formação de cristais de gelo que podem danificar as células. No entanto, as rachaduras continuam sendo um desafio persistente, especialmente à medida que o tamanho das amostras aumenta, pois mudanças rápidas de temperatura podem criar tensões mecânicas.
"Neste estudo, investigamos diferentes temperaturas de transição vítrea, que acreditamos desempenharem um papel dominante no surgimento de rachaduras", disse Matthew Powell-Palm, professor assistente no J. Mike Walker ’66 Department of Mechanical Engineering da Texas A&M. "Aprendemos que temperaturas de transição vítrea mais altas reduzem a probabilidade de rachaduras."
Powell-Palm também ressaltou que prevenir fraturas não é o único requisito para uma preservação viável.
"As rachaduras são apenas uma parte do problema", disse ele. "As soluções também precisam ser biocompatíveis com o tecido."
O comunicado da ScienceDaily descrevendo o trabalho enquadra as descobertas como um passo em direção ao objetivo de longo prazo de "armazenar" órgãos para uso posterior, e aponta para progressos anteriores na área. Em 2023, pesquisadores da University of Minnesota relataram um transplante de rim de rato que manteve a vida após o órgão ter sido criopreservado e reaquecido.
O coautor Guillermo Aguilar, identificado como chefe do Departamento de Engenharia Mecânica da Texas A&M e professor da James and Ada Forsyth, chamou o estudo de um passo fundamental para trabalhos futuros.
"Este estudo oferece uma contribuição seminal para a nossa compreensão da termodinâmica de soluções aquosas", disse Aguilar, acrescentando que espera progressos que "levarão, em última análise, a um aumento da viabilidade de sistemas biológicos de todas as escalas — de células únicas a órgãos inteiros."
A Texas A&M informou que o estudo também envolveu Soheil Kavian, os doutorandos Crystal Alvarez e Ron Sellers, e o estudante de graduação Gabriel Arismendi Sanchez.
O financiamento foi fornecido pelo Engineering Research Center for Advanced Technologies for the Preservation of Biological Systems da National Science Foundation, segundo o comunicado.
Além da pesquisa de transplantes, o comunicado observou que métodos aprimorados de criopreservação poderiam ter aplicações na conservação da biodiversidade e no armazenamento de vacinas.
