يمكن أن يؤدي هذا النهج المتقدم إلى عمليات زرع أعضاء ناجحة على المدى الطويل، مما يجعل الخيال العلمي أقرب إلى أن يصبح حقيقة طبية.

قد يبدو الحفظ بالتبريد، وهو عملية الحفاظ على الأنسجة البيولوجية عن طريق تبريدها إلى درجات حرارة تحت الصفر، وكأنه شيء من الخيال العلمي. ومع ذلك، فقد قام العلماء بتطوير هذه التكنولوجيا منذ ما يقرب من قرن من الزمان.

وفي معظم تلك الفترة، كان التقدم محدودًا، حتى عام 2023، عندما نجح الباحثون في جامعة مينيسوتا في زرع كلية محفوظة بالتبريد في فأر آخر. أظهر هذا الإنجاز إمكانية استخدام الأعضاء المحفوظة بالتبريد في عمليات زرع الأعضاء البشرية في المستقبل.

منع التشقق في الأعضاء المجمدة

يشكل حفظ الأعضاء الأكبر حجمًا بالتبريد عائقًا كبيرًا لأن الأنسجة تكون عرضة للتشقق أثناء التبريد السريع. يعد تجنب هذه الكسور أمرًا بالغ الأهمية للحفاظ على سلامة الأعضاء في الحفاظ على الإنسان وزرعه. قام فريق بحث من قسم الهندسة الميكانيكية J. Mike Walker '66 في جامعة Texas A&M، بقيادة الدكتور Matthew Powell-Palm، بنشر ورقة بحثية توضح بالتفصيل تقنية جديدة للحفظ بالتبريد قد تمنع تشقق الأعضاء.

للحفاظ على الأعضاء خارج الجسم لفترات أطول، يستخدم العلماء عملية تسمى التزجيج. تعمل هذه الطريقة على تجميد الأنسجة في محلول متخصص، وإبقائها في حالة تشبه الزجاج مما يمنع الضرر الناتج عن تكوين بلورات الجليد. ومن خلال تعديل تركيبة محلول التزجيج، يستطيع الباحثون تحليل كيفية تأثير الخصائص المختلفة على احتمالية حدوث تشقق في العضو.

قال باول بالم، الأستاذ المساعد في الهندسة الميكانيكية: "في هذه الدراسة، قمنا بدراسة درجات حرارة التزجج المختلفة، والتي نعتقد أنها تلعب دورًا مهيمنًا في التشقق". "لقد تعلمنا أن ارتفاع درجات حرارة التزجج يقلل من احتمالية التشقق."

تصميم حلول تبريد أفضل متوافقة حيوياً

ومن خلال معرفة أن درجات الحرارة الانتقالية المرتفعة أقل احتمالية للتسبب في حدوث تشققات مقارنة بدرجات الحرارة المنخفضة، يمكن للباحثين التركيز على إنشاء محاليل تزجيج مائي مع درجات حرارة انتقال زجاجية أعلى للمساعدة في تجنب التشقق.

وقال باول بالم: "إن التصدع ليس سوى جزء واحد من المشكلة". "يجب أن تكون الحلول متوافقة حيوياً مع الأنسجة أيضًا."

تطبيقات واسعة عبر العلوم والطب

هذه المعرفة ضرورية لمجال الحفظ بالتبريد، الذي له تطبيقات تتجاوز زرع الأعضاء، بما في ذلك الحفاظ على الحياة البرية والتنوع البيولوجي، وتثبيت اللقاحات، والحد من هدر الطعام. يمكن للحفظ بالتبريد أن يزيد من صلاحية أي عينة بيولوجية، مما يفيد أي مجال من مجالات علوم الحياة.

قال المؤلف المشارك ورئيس قسم الهندسة الميكانيكية الدكتور غييرمو أغيلار، الذي يشغل منصب أستاذ جيمس وأدا فورسيث: "تقدم هذه الدراسة مساهمة أساسية في فهمنا للديناميكا الحرارية للمحاليل المائية". "إنني أتطلع إلى المزيد من النتائج المشجعة في هذا الاتجاه، والتي ستؤدي في نهاية المطاف إلى زيادة قابلية بقاء الأنظمة البيولوجية على جميع المستويات - من الخلايا الفردية إلى الأعضاء الكاملة."

من بين المؤلفين المشاركين لباول بالم وأجيلار في هذه الورقة الدكتور سهيل كافيان، دكتوراه. الطلاب كريستال ألفاريز ورون سيلرز، والطالب الجامعي غابرييل أريسمندي سانشيز، وجميعهم من قسم الهندسة الميكانيكية.

قال باول-بالم: "تتطلب الهندسة الميكانيكية في جوهرها فهمًا لكيفية عمل أي شيء. يدمج هذا المشروع الكيمياء الفيزيائية، وفيزياء الزجاج، والميكانيكا الحرارية، وعلم الأحياء البردي". "لقد قام هؤلاء الطلاب بعمل رائع في تطبيق التفكير الشامل الذي تتطلبه الهندسة الميكانيكية في هذا العمل."

المرجع: "تؤدي درجات حرارة التحول الزجاجي المرتفعة إلى تقليل التشقق الناتج عن الإجهاد الحراري في المحاليل المائية ذات الصلة بالحفظ بالتبريد" بقلم سهيل كافيان، ورونالد سيلرز، وغابرييل أريسمندي سانشيز، وكريستال ألفاريز، وغييرمو أغيلار، وماثيو جيه. باول بالم، 31 يوليو 2025، التقارير العلمية.
دوى: 10.1038/s41598-025-13295-7

تم تمويل هذه الدراسة من قبل مركز البحوث الهندسية التابع لمؤسسة العلوم الوطنية للتكنولوجيات المتقدمة للحفاظ على النظم البيولوجية، والذي يمول أعلى مستويات أبحاث الحفظ بالتبريد.

لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل و أخبار جوجل.