p A criopreservação envolve a preservação de materiais biológicos, como células, tecidos, e órgãos, em temperaturas ultrabaixas para que possam ser revividos e usados ​​posteriormente. Para alcançar a criopreservação de modo que os materiais preservados não sejam danificados, os cientistas usam vários produtos químicos chamados crioprotetores, que facilitam o processo de congelamento. Infelizmente, muitos dos agentes crioprotetores existentes têm limitações importantes. Por exemplo, dimetilsulfóxido é útil para criopreservar glóbulos vermelhos, mas também é tóxico para as células. p Para superar essas limitações, pesquisadores do Instituto Avançado de Ciência e Tecnologia do Japão (JAIST) e RIKEN do Japão experimentaram uma classe de produtos químicos conhecidos como polianfolitos, identificar um polianfolito denominado ε-poli-ʟ-lisina carboxilada (COOH-PLL) como um crioprotetor promissor que não tem efeitos tóxicos nas células.

p Contudo, o mecanismo pelo qual COOH-PLL atua como um crioprotetor permaneceu mal compreendido, e isso dificultou os esforços no desenvolvimento de melhores crioprotetores de polianfolito. Para resolver essa lacuna de conhecimento, esta equipe de pesquisadores, que foi liderado pelo professor Kazuaki Matsumura do JAIST - e que também incluiu Asst. O Prof. Robin Rajan da JAIST e o Dr. Fumiaki Hayashi e o Dr. Toshio Nagashima da RIKEN - conduziram outro estudo no qual usaram um método chamado espectroscopia de ressonância magnética nuclear de estado sólido (NMR) para caracterizar o que acontece com as moléculas de água, íons de sódio e cloreto, e uma forma de COOH-PLL chamada PLL- (0,65) quando são misturados e congelados às temperaturas usadas na criopreservação. Suas descobertas aparecem em uma edição recente do jornal Communications Materials, revisado por pares.

p Como esperado, os sinais de NMR registrados a partir dessas soluções congeladas indicaram mobilidade reduzida de nível molecular e aumento da viscosidade da solução (isto é, maior resistência ao fluxo) em temperaturas ultrabaixas. Mais importante, as moléculas PLL- (0,65) aprisionaram as moléculas de água e íons de maneiras que impediram a formação de cristais de gelo intracelulares e neutralizaram os efeitos do choque osmótico (uma forma de disfunção fisiológica na qual uma mudança repentina nas concentrações de íons ao redor de uma célula pode levar a entrada ou saída rápida de fluido para dentro ou da célula, danificá-lo). Cristais de gelo intracelulares e choque osmótico são as principais causas de danos celulares ou teciduais durante o congelamento, portanto, a capacidade do PLL- (0,65) de prevenir ambos ajuda a explicar sua eficácia como crioprotetor.

p Ao descrever o valor científico dessas descobertas, O Prof. Matsumura observa que o uso de RMN "permitiu a caracterização das propriedades crioprotetoras de polímeros que operam por meio de mecanismos diferentes dos crioprotetores atuais". Ele prevê que esta caracterização "facilitará o projeto molecular de novos crioprotetores, "que irá" promover o uso clínico de agentes crioprotetores poliméricos que podem servir como alternativas eficientes para agentes de moléculas pequenas, como dimetilsulfóxido e glicerol. "

p Crioprotetores de moléculas pequenas são úteis apenas para preservar células e tecidos pequenos, mas os crioprotetores poliméricos podem permitir aos pesquisadores obter a criopreservação de grandes volumes de tecido ou mesmo órgãos inteiros. Este seria um avanço importante para campos emergentes, como a medicina regenerativa, que visa restaurar as funções fisiológicas normais, substituindo ou regenerando células, tecidos, e órgãos.

p As descobertas da equipe também podem ter implicações importantes para a biologia básica. Nos últimos anos, cientistas aprenderam que proteínas intrinsecamente desordenadas, que carecem de uma forma tridimensional fixa, desempenham um papel importante na proteção das células de danos relacionados à dessecação e choque osmótico em baixas temperaturas. Como as próprias proteínas são uma classe de polianfolitos, essas descobertas publicadas recentemente sobre o comportamento de COOH-PLL em temperaturas ultrabaixas podem ajudar a explicar os mecanismos pelos quais proteínas intrinsecamente desordenadas protegem as células. Pesquisas adicionais sobre os mecanismos de tais proteínas podem, por sua vez, levar ao desenvolvimento de materiais avançados com uso na medicina regenerativa.

p Para concluir, essas descobertas podem ser de valor considerável para a biologia e a medicina. "Com base em nossa compreensão agora aprimorada dos mecanismos de agentes crioprotetores poliméricos, "observa o Prof. Matsumura, "Esperamos desenvolver novas tecnologias de criopreservação para grandes volumes de tecidos e órgãos, que permitirá a implementação em escala industrial da medicina regenerativa por meio do estabelecimento de bancos de tecidos modificados. "Essas etapas em direção à medicina regenerativa farão muito para melhorar a vida das pessoas que vivem com doenças atualmente incuráveis.