Nửa công nghệ còn lại của quá trình đóng băng - hồi sinh cơ thể đang được phát triển

*Độc giả không được tự làm theo, đóng băng cơ thể người chỉ được tiến hành bởi các nhà khoa học giàu kinh nghiệm

Bảo quản lạnh nội tạng, thậm chí là cả cơ thể con người, vẫn luôn là ước mơ của các nhà khoa học trong suốt nhiều thập kỷ. Đã từng có những tổ chức như Cryonics Institute muốn cung cấp các dịch vụ đông lạnh thi thể người, nhằm nuôi hi vọng một ngày nào đó họ sẽ được hồi sinh như Captain America.

Sự thực là hiện tại, họ đã đông lạnh được hơn 350 thi thể trên khắp thế giới. Tuy nhiên, đó mới chỉ là một nửa câu chuyện.

Trong khi chúng ta có khả năng làm lạnh sâu các mô sinh học xuống tới nhiệt độ của Nitơ lỏng (-196^oC), việc rã đông, làm ấm và đưa chúng trở lại nhiệt độ thường lúc nào cũng gây ra thiệt hại. Các mô có thể nứt, thậm chí vỡ tan khi các tinh thể băng sinh ra trong quá trình làm ấm đâm xuyên chúng.

Vì vậy, muốn biến những giấc mơ viễn tưởng thành sự thật, chúng ta hẳn phải tìm ra cách rã đông an toàn hơn. Công việc này đã và đang được tiến hành bởi các nhà nghiên cứu ở Đại học Minnesota, kết quả mới của họ không khiến chúng ta phải thất vọng.

Các nhà khoa học đang phát triển nốt nửa công nghệ còn lại của quá trình đóng băng-hồi sinh cơ thể

Phải nói rằng, nhiều người vẫn cho rằng những nghiên cứu công nghệ không tưởng thế này khá vô ích ở thời điểm hiện tại. Việc đưa cơ thể người đông lạnh hồi sinh trở lại vẫn là mục tiêu không tưởng trong ít nhất vài thế kỷ tới.

Tuy nhiên, nếu phát triển thành công kỹ thuật đông lạnh rồi rã đông an toàn, chúng ta vẫn có thể cứu sống hàng trăm người mỗi ngày trên thế giới hiện nay.

Có một ước tính chỉ ra: Hơn 60% tim và phổi của người hiến tặng, cuối cùng, cũng phải bỏ đi vì thời gian lưu trữ không thể vượt quá 4 giờ đồng hồ. Điều này khiến công tác hậu cần cho các ca ghép tạng rất phức tạp, nhiều bệnh nhân thì luôn phải chờ đợi đến lượt.

Trong khi đó, nhà nghiên cứu tại Đại học Minnesota, John Bischof cho biết: Chỉ cần giảm lượng nội tạng hao phí xuống một nửa, trong vòng 2-3 năm tới, mọi người Mỹ có thể được cấy ghép bất cứ lúc nào họ muốn. Điều đó cũng có nghĩa là họ sẽ cứu sống được 22 người Mỹ đang tử vong mỗi ngày, trước cả khi họ nhận được một cơ quan cấy ghép mới.

Nhưng trước hết, để giải quyết được sự lãng phí, chúng ta cần một phương pháp tốt hơn để bảo quản mô cơ thể. Ngay lúc này, bảo quản lạnh (cryopreservation) thể hiện nó là một ứng viên tiềm năng, trong đó các mô có thể được giữ ở khoảng -80^oC đến -190^oC.

Một trong số những phương pháp bảo quản lạnh cho chất lượng tốt nhất hiện nay được gọi là "thủy tinh hóa" (vitrification). Trong đó, các mẫu sinh học được đưa xuống một nhiệt độ cực lạnh, vào khoảng -160^oC.

Thông qua thủy tinh hóa, các cơ quan có thể được lưu trữ trong nhiều năm, hoặc thậm chí lâu hơn nữa. Nó cho phép các bác sĩ tưởng tượng ra viễn cảnh khi họ có thể xây dựng cả một ngân hàng nội tạng lưu trữ trong thời gian dài.

Chúng ta đã có khả năng làm lạnh sâu các mô sinh học xuống tới nhiệt độ của Nitơ lỏng

Như đã nói, trong khi chúng ta hoàn toàn làm chủ được công nghệ làm lạnh sâu cả cơ thể như thủy tinh hóa, vấn đề lại xảy ra với quá trình rã đông. Khi nhiệt độ được tăng dần lên, các tinh thể băng sắc nhọn được hình thành có thể làm hỏng các mô, thậm chí khiến chúng nứt và vỡ.

Cho tới thời điểm hiện tại, các nhà khoa học mới chỉ thành công trong việc bảo toàn các mô có thể tích nhỏ hơn 1 mL khỏi quá trình rã đông. Nó được thực hiện bởi một kỹ thuật gọi là làm ấm chậm toàn thể. Tuy nhiên, khi các mô trở nên lớn hơn, tới kích thước thật của cơ quan nội tạng con người, kỹ thuật tiên tiến nhất này cũng không thể cho hiệu quả.

Bây giờ, thực tế đó đã được thay đổi, nhóm nghiên cứu từ Đại học Minnesota cho biết. Họ đã phát triển thành công một kỹ thuật mới cho phép làm ấm các mô bảo quản lạnh nhanh chóng mà không hề làm tổn hại đến chúng.

Bischof nói: “Đây là lần đầu tiên một ai đó có thể tăng kích thước [lưu trữ bảo quản lạnh] tới một hệ thống sinh học lớn, và chứng minh quá trình làm ấm hàng trăm độ C mỗi phút rất nhanh chóng, ổn định nhưng không hề gây tổn hại cho mô”.

Để đạt được kết quả ấy, nhóm nghiên cứu đã sử dụng các hạt nano, để làm ấm mọi vị trí của các mô trong cùng một lúc. Điều này triệt tiêu sự hình thành của các tinh thể băng, vì vậy không dẫn đến thiệt hại.

Quá rã đông rất tinh tế, các nhà khoa học trộn những cụm hạt nano oxyt sắt được phủ ngoài bởi oxyt silic vào một dung dịch. Điều đó cho phép nó có thể được làm ấm lên rất ổn định bằng một từ trường ngoài. Nếu đặt các mô lớn ở giữa dung dịch này, nhiệt độ có thể tăng lên rất đồng đều, khác hẳn với quá trình truyền nhiệt đối lưu như rã đông thông thường.

So sánh hai quá trình rã đông: Làm ấm chậm toàn thể (nhánh C) và làm ấm bằng hạt nano (nhánh E)

Kỹ thuật làm ấm với hạt nano đã được các nhà nghiên cứu thử nghiệm trên mô người và mô lợn. Tất cả có thể tích dao động từ 1 mL tới 50 mL, vượt gấp nhiều lần giới hạn của kỹ thuật hiện tại. Kết quả cho thấy quá trình rã đông diễn ra rất thành công, các mô lớn không hề bị thiệt hại, trong khi kỹ thuật làm ấm chậm toàn thể đã làm chúng vỡ ra từng mảnh.

Kết thúc quá trình, các hạt nano được rửa sạch toàn bộ khỏi mẫu. Nhóm nghiên cứu đã mạnh dạn thử nghiệm kỹ thuật mới trên một mô có kích thước lớn hơn nữa, 80 mL, và nó vẫn làm việc hiệu quả. “Trong tương lai, chúng tôi tin rằng làm ấm với hạt nano có thể được áp dụng cho các mô và cơ quan có kích thước tới 1 lít và có khả năng còn hơn thế”, các nhà nghiên cứu viết.

Ở những kích thước lớn thế này, toàn bộ một nội tạng có thể được lưu trữ. Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu thừa nhận rằng hạt nano lúc này phải được tiêm vào bên trong, thay vì chỉ bao phủ xung quanh mô như trong thí nghiệm. Đó chính xác là điều họ sẽ thử nghiệm trong giai đoạn tới.

Mô thủy tinh hóa rồi rã đông thành công bằng hạt nano (bên trái) và thất bại với phương pháp cũ (bên phải)

Cũng phải nói rằng, tính từ thành tựu này cho tới lúc các cơ quan thực sự trên cơ thể người có khả năng được bảo quản lạnh trong một ngân hàng nội tạng, con đường vẫn sẽ còn rất dài. Đó là chưa nói đến việc đóng băng và hồi sinh cả cơ thể.

Chúng ta biết rằng riêng nội tạng con người đã được tạo thành rất phức tạp từ nhiều loại mô đa dạng. Bởi vậy, một phương pháp bảo quản lạnh và rã đông với hạt nano hẳn sẽ còn cần nhiều sự tinh chỉnh và tối ưu trong trường hợp này.

Mặc dù vậy, việc có một công nghệ vượt qua được ngưỡng bảo quản mô thể tích trên 80mL, lúc này, cũng là dấu hiệu vô cùng quan trọng để tiến về phía trước. Rã đông thành công và không làm hư hại một khối lượng mô lớn như vậy quả là một điều thú vị.

Tham khảo ScienceAlert