La deshidratación contínua de las demostraciones del estudio mata a las células durante la preservación seca

El nuevo encontrar en los experimentos que estudian la preservación seca de células vivas -- una opción potencialmente revolucionaria al cryopreservation - ha definido un límite sin obstrucción donde la deshidratación que continúa mata a las células. Los datos, combinados con simulaciones de la dinámica molecular, ofrecen discernimiento en un factor de tramitación importante que ha limitado tentativas recientes en la preservación seca.

“Qué hemos hecho se determina qué aparece ser una restricción de los materiales en nuestro método de preservación seca. Pienso que esta nueva comprensión sugiere algunas avenidas interesantes para perseguir en desarrollar un proceso acertado,” dijo a Gloria Elliott, profesor de la ingeniería industrial en la universidad de Carolina del Norte en Charlotte, uno de los autores del estudio.

Las conclusión, denunciadas en la aplicación del 8 de julio partes científicos, analizan cambios en las ordenaciones moleculares del trehalose (un azúcar) y de las moléculas de agua durante un proceso típico de la deshidratación que utilicen para inmovilizar las células en un cristal estable del trehalose para el almacenamiento de larga duración.

La preservación seca de células es una biotecnología potencialmente revolucionaria que ofrecería algunas ventajas dominantes sobre los métodos actuales del cryopreservation que requieren mantenimiento en extremadamente - las bajas temperaturas. Porque la preservación seca pudo permitir el mantenimiento del material en las temperaturas ambiente normales, las células preservadas secas serían más de poco costo salvar y más fácil transportar y pudieron permitir así que lejos más material esté depositado y disponible para el uso.

El método de la preservación que el equipo de la investigación de Elliot está investigando implica el suspender de las células en una solución diluída del trehalose, y después el concentrar de ellas quitando el agua con un proceso de calefacción microonda-ayudado apacible de modo que las formas de cristal de un trehalose, las moléculas biológicas de inmovilización, similares a la congelación. La técnica es sugerida por los diversos organismos en naturaleza, tal como camarón de salmuera y tardigrades (la “agua soporta”), que sintetizan los azúcares en respuesta a la tensión ambiental y se han sabido para sobrevivir stasis durante muchos años en un estado desecado.

La “gente ha estudiado estos ejemplos de la naturaleza y ha descubierto que ella produce una gran cantidad de azúcares, específicamente trehalose,” Elliott observó. “Durante los pares pasados de décadas que hemos estado intentando aprender cómo ella hace eso y lo imita para preservar las células mamíferas.”

El estudio actual implica una tentativa de secar las T-células del coto. El método implica usando energía de microonda para apresurar el retiro de las moléculas de agua del citoplasma celular, evitando la cristalización del trehalose, que causaría daño a las membranas y a otras estructuras celulares.

“Estamos aumentando la viscosidad de la solución y movilidad molecular de disminución sin inducir la cristalización del trehalose,” Elliott dijo. “Solamente eso no significa que no hay cualquier cosa que continúa molecular. Hay el convertirse hidrógeno-bajo fianza de la red del trehalose que lleva a sólido-como el carácter, que contribuye a la alta temperatura de la cristal-transición de la matriz.”

Pero, los investigadores han encontrado, la deshidratación puede continuar solamente a cierto punto - cuando la índice de la masa del agua a la masa total de otras moléculas se acercó a 0,1, una cascada de otros efectos aparece y todas las células comienzan a morir.

“Qué vimos con este papel es que hay un límite bastante bien definido donde las cosas cambian substancialmente durante la deshidratación,” Elliott observó. “Cuando intentamos deshidratar las células nucleated con las membranas y las funciones enteras de la célula del coto - parecemos pegar una pared. Podemos secarnos, los contenidos de una agua cada vez más inferior secos, secos con viabilidad el bueno y entonces pegamos un contenido de agua determinado en el cual todo muera. Hay un decaimiento muy rápido.”

El proceso físico exacto que mata a las células no era posible descubrir, solamente las personas observó una correlación con un proceso que fue observado para ocurrir en el mismo punto en simulaciones moleculares.

“En las simulaciones moleculares, usted ve atados del trehalose formar durante la deshidratación. Cuál era que profundo aquí era que vimos que el nivel del contenido de agua en el cual perdemos viabilidad de la célula coincida con cuando todos estos pequeños atados del gancho de leva del trehalose junto a hacer una red grande de las moléculas del trehalose,” ella dijo.

“Que parece sugerir una fuerza mecánica en las células. Si todas las moléculas forman una red, un atado grande, después las células van a ser atrapados en eso red rigidified.”

Dado la fragilidad de las estructuras de célula, especialmente las membranas celulares finas, la transición súbita a la rigidez de la red unificada del trehalose pueden ser fatales a las células, los investigadores presumen. “Podemos exprimir las células o mecánicamente cortándolas con tijeras cuando suceso esa acción de agrupamiento final,” Elliott dijo.

“Esto nos da una nueva hipótesis de funcionamiento para la naturaleza del daño de la célula durante la preservación seca - que durante el tramitación de la sequedad de células, hay un contenido de agua crítico en el cual la red de las moléculas del azúcar rigidifies y puede inducir la lesión física a las células,” ella dijo.

“Es una hipótesis que podemos probar, y tenemos algunas ideas interesantes con respecto a cosas podemos hacer para resolver el problema si la rigidez de la red es el problema.”

Source:

University of North Carolina at Charlotte