Cryopreservation의 사용 기관 공학 및 저장

소개: Organ Engineering의 Cryopreservation의 약속

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Cryopreservation는 무엇입니까?

Cryopreservation는 -196°C에 액체 질소를 사용하여 하위 zero 온도에 생물 물자의 냉각 과정을 나타납니다 - 모든 대사 및 생화확적인 활동을 halt. 이 극단적인 온도에서, 분자 운동은 근본적으로 멈추고, 효소 분해, 미생물 성장 및 구조상 감퇴를 방지하. Cryopreservation는 이미 정자, 계란, 배아, 줄기 세포 및 혈액 제품을 보존하기 위하여 이용됩니다. , 그러나 전체적인 조직에 동일한 원리를 적용해서, 그러나, 조직의 유일한 조직에, 의외 크기 및 단단한 조직의 전체적인 조직에 적용.

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Organ Engineering의 응용

조직 공학은 실험실에서 기능적인 기관을 성장하는 것을 목표로 하고, 전형적으로 환자 파생한 세포로 종결된 비계를 사용하여. Cryopreservation는 이 과정의 다수 단계에 생명 역할을 합니다: 탈세포화, 세포질 비계 저장, 그리고 이식까지 자금을 통제하기 전에 부식 기증자 기관을 보존하는 방부제. 효과적인 cryopreservation 없이, 설계한 기관은 즉시, 그들의 넓은 임상 채택을 제한하는 것을 사용되어야 합니다.

Transplantation에 대한 Native Organs 보존

현재, donor 기관은 단지 몇 시간 동안 viability를 확장하는 얼음 기계 주입에 정체되는 찬 저장을 사용하여 저장됩니다 (예를들면, 심장을 위한 4-6 시간, 신장을 위한 12-24 시간). Cryopreservation는 이 창을 주 또는 달, 더 나은 HLA 어울리는, 환자 준비 및 먼 센터에 수송 허용하. 이것은 극적으로 기관 wastage를 감소시키고 이식 결과를 개량할 것입니다.

은행 공학 기관

장기 공학은 일상적인 임상 현실이 될 수 있도록 설계되어 제조 된 조직을 저장하고 배포하기위한 강력한 시스템이어야합니다. Cryopreservation는 조직의 바이오 뱅크의 생성을 가능하게하며, 심장, 간 또는 신장은 안전에 대한 발명, 테스트 및 수요에 파견 될 수 있습니다. 이 병렬은 이식 가능한 기관의 현재 모델이지만 설계 된 제품으로 병렬을 병렬로 세웁니다.

연구 및 약 시험 지원

Cryopreserved는 약제 연구와 독성 테스트를 위해 또한 불가결합니다. 인간적인 organoids 및 조직은 간, 심장, 또는 신장 기능이 동물성 모형 및 가속 약 개발을 위한 필요를 감소시키기 위하여 냉동되고 thawed 할 수 있는 인간적인 organoids 및 조직 칩을, 감소시킵니다.

전체 기관의 위기에 처한 도전

전체적인 기관을 보존하는 것은 근본적으로 세포 또는 얇은 조직에서 다릅니다. 뒤에 오는 장애물은 극복되어야 합니다:

얼음 수정

얼음 결정은 cryoinjury의 1 차적인 원인을 남아 있습니다. CPAs도, 얼음은 냉각하고 데우는 도중 세포 내의 세포에서 형성할 수 있습니다. 유리한 국가로 통합하는 것은 얼음 아bs가, 그러나 큰 기관에 있는 vitrification를 달성하는 것은 극단적으로 높은 CPA 농도 및 급속한 냉각 비율을, 균등하게 달성하는 것을 어렵습니다.

열 Gradients 및 기계 응력

이 제품은 정상적인 온도에 의해 생성됩니다. 이 제품은 정상적인 온도에 의해 생성됩니다. 이 기계는 정상적인 온도에 있는 온도에 있는 온도에 의해 생성됩니다. 이 기계는 정상적인 온도에 있는 온도에 있는 온도에 있는 온도에 있는 온도에 있는 온도에 의해 생성됩니다. 이 기계는 온도에 있는 온도에 있는 온도에 있는 온도에 있는 온도에 있는 온도에 있는 온도에 의해 생성됩니다.

Cryoprotectant 독성

CPA의 높은 농도는 세포에 유독합니다, 특히 노출 시간은 머리말을 붙일 때. 연구자는 화학 독성과 얼음에 대하여 균형을 잡아야 합니다. 새로운 CPAs, CPA 조합 및 stepwise 선적/unloading 의정서는 손상을 극소화하는 것을 목표로 합니다. 예를 들면, CPAs의 혼합물을 사용하여 cryoprotection를 유지하고 있는 동안 개인 독성을 감소시킬 수 있습니다.

획일한 Perfusion

cryoprotectant 해결책을 장기 관 네트워크를 통해서 균등하게 배달하는 것은 근본적입니다. 완전한 perfusion는 얼음 손상을 겪는 지역을 나타냅니다. 생리적인 교류를 가장하는 기계 perfusion 체계는 균질성 CPA 배급을 달성하기 위하여 이용됩니다.

스토리지의 발전: 유리화 및 나노워밍

최근 획기적인 임상 기관 cryopreservation에 더 가까운 필드를 밀어 냈습니다. 가장 유망한 개발은 급속하고, 획일한 재워밍과 결합된 vitrification를 포함합니다.

Vitrification: 유리 상태

비정상은 높은 CPA 농도 (일반적으로 40-60% w/v) 및 급속한 냉각 (분 당 정도의 훈제)를 사용하여 결정적인 얼음 없이 조직을 단단하게 합니다. 결과적으로 유리한 국가는 최소한 손상을 가진 세포와 여분 세포질 구조를 보존합니다. 토끼 신장과 쥐 심장과 같은 조직은 성공적으로 재워밍 후에 활기차게 하고, 회복한 기능 후에 이식되었습니다. 그러나, 인간적인 크기에 흩어지기는 도전에 남아 있습니다.

나노워밍 기술

이 연구는 연구에 따르면, 연구에 따르면, 연구는 미네소타 대학에서 연구에 의해 시작된 나노워밍입니다. 이 연구는 미네소타 대학에서 연구에 의해 생성된 산화철 나노 입자가 CPA 해결책에 추가되고 기관으로 퍼져 있습니다. 교체 자석 분야가 적용될 때, 나노 입자 oscillate는, 열을 균등하게 생성하고 장기 내내 급속하게 발전합니다. 이것은 전통적인 데우기 도중 부수는 원인이 되는 온도 윤활제를 극복합니다. 2017년에, 나노 입자 oscillate에 의해 rewarmed는 지금 막힌 기술로 가득 차있는 기술로 증가되었습니다.

Biobanking 인프라

기관의 바이오 뱅크는 오염 기관을 현실로 저장하는 것입니다. Organ Procurement 및 Transplantation Network 및 기타 기관은 이식 시스템에 장기적인 스토리지를 통합하는 방법을 탐구하고 있습니다. Biobanks는 액체 질소 냉동기, 모니터링 시스템 및 재고 추적을 필요로 할 것입니다. 범용 호환 기관의 "은행"을 만드는 잠재력은 만성 부족을 견딜 수 있습니다.

미래 관점

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윤리 및 규정 고려

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3D Bioprinting과 통합

3D 바이오 프린팅은 다른 국경입니다. 바이오 프린팅의 보존은 오프 - 세균 조직을 만들기 위해 필수적입니다. 연구자들은 이미 생물 인쇄 혈관 네트워크와 간 같은 조직의 cryopreservation를 테스트하고 있습니다. 바이오 프린팅 및 cryopreservation의 조합은 환자 별 기관의 생산 및 저장을 가능하게 할 수 있습니다.