Wissenschaftler am Massachusetts Center für die Anwendung von Technologie in der Medizin (MGH-CEM) haben eine einfache Methode entwickelt, um Wasser und Lösungen auf Wasserbasis bei Temperaturen weit unter dem normalen "Gefrierpunkt" für sehr lange Zeiträume in einem flüssigen Zustand zu halten. Während sie es mit nur wenigen Unzen taten, könnte ihr in Nature Communications beschriebener Ansatz eines Tages die sichere und langfristige Erhaltung von Blutzellen, Geweben und Organen gewährleisten und die Lebensmittelsicherheit verbessern.
„Wasser und andere wässrige Lösungen gefrieren in den Mengen, denen wir täglich begegnen, normalerweise, wenn sie unter den Gefrierpunkt von 0 Grad Celsius abgekühlt werden“, sagt Burk Usta, Ph. D. von MGH-CEM, Mitautor der Arbeit. „Unser Ansatz, den wir als„ tiefe Unterkühlung “bezeichnet haben, besteht darin, die Oberfläche einer solchen Flüssigkeit mit einer mit Wasser nicht mischbaren Lösung wie Mineralöl zu beschichten, um die Wechselwirkung zwischen Wasser und Luft zu blockieren. Dieser überraschend einfache, praktische und kostengünstige Ansatz zur Überkühlung von Flüssigkeiten über längere Zeiträume könnte viele Methoden zur Konservierung von Lebensmitteln und Medikamenten eröffnen und grundlegende Experimente ermöglichen, die bisher nicht verfügbar waren. “
Können Organe lange Zeit eingefroren werden?
In den meisten realen Umgebungen beginnen Wasser und wässrige Lösungen zu gefrieren, wenn die Temperatur unter Null fällt, und Eiskristalle bilden sich zufällig, wenn Flüssigkeiten mit Luft oder verschiedenen Verunreinigungen in der Lösung in Kontakt kommen. Die Unterkühlung, die die Flüssigkeit ohne Kristallisation auf einer niedrigen Temperatur hält, kann nur in kleinen Volumina und für kurze Zeit mit Hochdruckgeräten durchgeführt werden, die teuer sind und Gewebe oder andere biologische Materialien beschädigen können.
Die Senkung der Temperatur von biologischem Material - beispielsweise während der Kühllagerung verderblicher Lebensmittel und Organe zur Transplantation - verlangsamt Stoffwechsel- und andere Reaktionen. Hypothermie verlängert diese Verlangsamung des Stoffwechsels ohne Schäden durch Eiskristallisation. Die Wissenschaftler fanden heraus, dass das Versiegeln der Oberfläche einer kleinen (1 ml) Wasserprobe mit einem Öl auf Kohlenwasserstoffbasis wie Mineralöl, Olivenöl oder Paraffinöl die Eisbildung bei Temperaturen von bis zu -13 Grad für eine Woche unterdrücken kann. Im Verlauf von Experimenten mit komplexeren Ölen und einfachen Kohlenwasserstoffen wie Alkoholen und Alkanen gelang es ihnen, 1 ml Proben Wasser und Zellsuspension 100 Tage lang auf -20 Grad und 100 ml Proben eine Woche lang unterkühlt zu halten.
Ilya Khel
