A criopreservação, que consiste na preservação de tecidos biológicos através do resfriamento a temperaturas extremamente baixas, pode parecer algo tirado de um filme de ficção científica. No entanto, os cientistas vêm estudando e aperfeiçoando essa técnica há quase um século. O progresso foi lento por muitos anos, mas essa realidade começou a mudar em 2023, quando pesquisadores da Universidade de Minnesota realizaram com sucesso o transplante de um rim criopreservado em outro rato. Esse marco demonstrou que órgãos congelados podem, um dia, ser utilizados em transplantes humanos.
Embora esse avanço tenha sido significativo, a preservação de órgãos maiores continua sendo um desafio importante. Um dos maiores problemas é a formação de fissuras, que pode ocorrer quando os tecidos são resfriados rapidamente demais. Essas fraturas podem danificar o órgão e torná-lo inutilizável, tornando a prevenção de fissuras um objetivo crítico para o avanço da preservação e transplante de órgãos.
Uma equipe da Universidade Texas A&M, liderada pelo Dr. Matthew Powell-Palm do Departamento de Engenharia Mecânica J. Mike Walker ’66, introduziu uma nova abordagem voltada para resolver esse problema. A pesquisa apresenta um método que poderia reduzir a probabilidade de fissuras durante a criopreservação.
Vitrificação e a Importância da Temperatura de Transição do Vidro
Para manter os órgãos viáveis fora do corpo por períodos mais longos, os cientistas utilizam um processo chamado vitrificação. Essa técnica implica no resfriamento do tecido em uma solução especializada até que ele atinja um estado semelhante ao vidro. Nessa condição, as células ficam efetivamente “congeladas no tempo”, sem formar cristais de gelo que possam causar danos.
A composição da solução de vitrificação é fundamental para a sobrevivência do tecido durante o processo. Ao ajustar essa mistura, os pesquisadores podem investigar como diferentes propriedades influenciam o risco de fissuração.
“Neste estudo, investigamos diferentes temperaturas de transição do vidro, que acreditamos desempenhar um papel predominante na formação de fissuras”, afirmou Powell-Palm, professor assistente de engenharia mecânica. “Descobrimos que temperaturas de transição do vidro mais altas reduzem a probabilidade de fissuração.”
Desenvolvendo Soluções de Criopreservação Mais Seguras
Essa descoberta proporciona aos cientistas uma direção mais clara para aprimorar os métodos de criopreservação. Ao desenvolver soluções aquosas de vitrificação com temperaturas de transição do vidro mais elevadas, os pesquisadores podem proteger melhor os órgãos contra danos estruturais durante o congelamento.
“A fissuração é apenas uma parte do problema”, disse Powell-Palm. “As soluções também precisam ser biocompatíveis com os tecidos.”
Impacto Mais Amplo Além dos Transplantes de Órgãos
Os avanços na criopreservação vão além da medicina de transplantes. Técnicas aprimoradas de preservação podem apoiar a conservação da vida selvagem e da biodiversidade, melhorar o armazenamento de vacinas e ajudar a reduzir o desperdício de alimentos. Como o método pode prolongar a viabilidade de materiais biológicos, ele tem o potencial de beneficiar diversas áreas da pesquisa e aplicação em ciências biológicas.
“Este estudo traz uma contribuição fundamental para nossa compreensão da termodinâmica de soluções aquosas”, disse o coautor e chefe do Departamento de Engenharia Mecânica, Dr. Guillermo Aguilar, que é o Professor James e Ada Forsyth. “Estou ansioso por mais resultados encorajadores nessa direção, que, em última instância, aumentarão a viabilidade de sistemas biológicos em todas as escalas – de células individuais a órgãos inteiros.”
Equipe de Pesquisa e Apoio
A pesquisa também contou com a participação do Dr. Soheil Kavian, dos alunos de doutorado Crystal Alvarez e Ron Sellers, e do estudante de graduação Gabriel Arismendi Sanchez, todos do departamento de engenharia mecânica.
“No seu cerne, a engenharia mecânica requer uma compreensão de como algo – qualquer coisa – funciona. Este projeto integra química física, física do vidro, termomecânica e criobiologia”, disse Powell-Palm. “Esses alunos fizeram um trabalho incrível ao aplicar o pensamento holístico que a engenharia mecânica exige a este trabalho.”
O financiamento da pesquisa foi fornecido pelo Centro de Pesquisa em Engenharia da Fundação Nacional de Ciências para Tecnologias Avançadas para a Preservação de Sistemas Biológicos, que apoia trabalhos inovadores em criopreservação.
