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从自然界到现代医学,探索低温下的生命秘密
发布时间:2021-04-09 17:23:52 作者:基金会

无论是人还是动物,适宜的温度都是生存的必要条件。低于零度的体温对于任何生物而言都是一个考验。

因为生物体内的水在零下的低温下会结冰。“形成的冰晶会膨胀、并撑破细胞,导致细胞死亡。”俄亥俄州立大学的一名昆虫学家戴维·丹林格说道。要想在低温下生活,动物必须设法防止细胞内部结冰。

然而,自然界中,却天然地存在着这样一类动物,能在低温下“假死”,待温度适宜时复苏自身,从而躲避恶劣的严寒气候。

低温下的“假死”动物

其中,最著名的耐冻生物当属树蛙了。这种青蛙能够产生一种名叫冷冻保护剂的物质,防止细胞内部形成冰晶。研究人员发现,它们在冷冻到零下14度的,被霜冻的情况下,依然能够存活!

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“冷冻保护剂能够降低体内的冰点,防止水一降到零点以下就结冰。”丹林格解释道。当冷冻保护剂在水中溶解之后,它会和水分子紧密地联结在一起,就不会和其它水分子之间形成氢键,因此即使温度降到零度以下,水也不会结冰了。

同时,科学家还对北极地松鼠展开了研究,它们是唯一已知的、能够忍受体温降到零度以下的暖血动物。而且北极地松鼠不用冷冻保护剂来保护自己的细胞,血液中也检测不出任何抗冻物质成分。北极地松鼠在进入冬眠之前便会将体内可能成为冰核的物质清理干净。体内缺乏冰核,自然也就无法结冰了。研究人员表示,北极地松鼠在体温低至零下3度时仍能存活。其中的谜团仍在研究中。

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所有这些,都透露出极低温下生命秘密的一角。如果能解开其中的奥秘,也许我们就掌握了人体器官冷冻的关键。很多人希望,冷冻技术能够冷冻整个人体。事实上,随着我们对耐冻动物的自我保护机制的了解不断增加,人体冷冻技术也开始从中学习了一些方法。

人们对低温生物医学的探索和应用

目前,科学家已将低温保存技术应用在细胞、器官组织、甚至是整个人体的冷冻保存中,以备将来使用或复苏。

尤其是应用在细胞层面。21世纪,随着细胞医疗的兴起,细胞作为一种新型的药物逐渐被应用在免疫性疾病、恶性肿瘤等疾病的治疗当中。而细胞作为一个有活性的生命体,其疗效往往需要建立在有效的存储之上,这就需要低温技术的介入了。于是,科学家利用-196℃的液氮罐或超低温冷冻冰箱,加入保护剂后,程序降温,直至降至设定温度,对细胞进行冷冻保存或长期保存。在部分器官和组织的保存和复苏方面,也取得很大进展。

目前我研究院已经掌握了掌握了包括卵巢组织、皮肤、断指(趾)、瓣膜、血管等多种人体组织器官深低温保存和复苏技术。并于2017年完成亚洲首例人体低温保存试验。

低温之下,运动变得缓慢,时间仿佛被无限的放大。在科幻作品中,主人公常常是在低温深眠下穿过遥远的宇宙光年、或是漫长的末日长夜。就像在古老的时代,奔月只是个天方夜谭的神话故事,而在现代,人类已经开始了对火星的探索。

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