北京
器官，能不能像速凍食品一樣，長期 “鎖鮮” 保存，解凍后依然鮮活？這不是科幻，而是全球臨床醫學與低溫醫學領域追逐了幾十年的目標。
近日，中國科學院理化技術研究所研究團隊將液態金屬用作低溫保護劑，給器官穿上了一件特制的“液體鎧甲”，并在其內部開通了“熱高速公路”，不僅成功跨越了器官深低溫保存的“尺度鴻溝”，更是讓一顆兔腎在-150℃環境中“沉睡一周”后成功復活，為器官長期保存與臨床移植開辟了新方向。
01
液態金屬破瓶頸
目前，慢速冷凍與玻璃化保存技術已能實現細胞、簡單組織的凍存。但面對腎臟、肝臟、心臟這類結構復雜的器官，傳統方法頻頻“失靈”。
器官結構復雜、導熱極差，凍存時極易因傳熱不均出現冰晶刺破細胞、熱應力碎裂，成為橫亙在科學家面前的一道“鴻溝”。
科研團隊針對大尺度器官的傳熱瓶頸，自主研發出柔性液態金屬低溫保護劑，以鎵銦合金為核心，搭配生物相容性高分子，打造出兼具超高導熱、柔性貼合、可灌注、可洗脫的新一代保護材料。
02
給器官打通“熱高速公路”
團隊新研發的柔性液態金屬低溫保護劑導熱系數高達9.3W/m·K，比傳統納米復溫液提升近10倍，低溫下可相變平整化，像 “液態鎧甲” 一樣無縫貼合器官表面，搭配明膠界面過渡層，可快速洗脫、高效回收，生物安全性拉滿。
基于以上高導熱材料，研究團隊提出了全新的“介入式強化傳熱”范式：表面強化傳熱，液態金屬緊密包覆器官，消除界面空隙，大幅降低界面及接觸熱阻；體積強化傳熱，保護劑灌入血管網絡，在磁場下實現全域均勻復溫；協同強化傳熱，內外聯動，打通“熱高速公路”，使熱應力直接降低了兩個數量級。
▲基于液態金屬低溫保護劑及多尺度介入強化傳熱的器官低溫保存方法
03
實驗結果獲突破
科研團隊先后在兔皮膚、血管、腎臟等多尺度樣本上開展系統驗證。結果證明，相較于傳統水浴復溫方法，皮膚在液氮中長期保存及復溫后存活率提升1.7倍，且移植后皮膚愈合能力顯著增強，同樣保存條件下血管存活率提升3.6倍。
團隊還成功實現了10ml級兔腎臟的深低溫保存與異體移植，在-150℃玻璃化保存7天。此前，該領域最好水平僅停留在~1ml大鼠腎臟異體移植，~10ml兔腎臟僅有自體移植個例，且存活率僅1/3。
▲兔腎臟玻璃化保存和異體移植受體動物功能評估
這一突破為未來構建規模化器官庫提供了理論和技術支撐，有望打破器官移植的“時間壁壘”，讓稀缺的供體器官能夠跨越時間和空間，挽救更多生命。
來源：中國科學院理化技術研究所
責任編輯：曹旸
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