p Por mais de 60 anos, pesquisadores tentaram criopreservar (ou congelar) com sucesso o embrião do peixe-zebra, uma espécie que é um importante modelo médico para a saúde humana. Em um novo estudo, pesquisadores da Universidade de Minnesota e do Smithsonian Conservation Biology Institute (SCBI) fornecem a primeira evidência reproduzível para a criopreservação bem-sucedida de embriões de peixe-zebra. p O estudo usa nova nanotecnologia de ouro e lasers para aquecer o embrião - o obstáculo em estudos anteriores. Os resultados têm implicações profundas para a saúde humana, conservação da Vida Selvagem, e aqüicultura.

p A pesquisa foi publicada hoje em ACS Nano , um importante jornal científico publicado pela American Chemical Society.

p “Não há dúvida de que o uso desta tecnologia, desta maneira, marca uma mudança de paradigma para a criopreservação e a conservação de muitas espécies de vida selvagem, "disse Mary Hagedorn, um cientista pesquisador do SCBI e coautor do artigo que trabalha na criopreservação de embriões de peixe-zebra desde 1992.

p "Para fazer qualquer coisa funcionar em temperaturas tão baixas, você geralmente tem que ser criativo. Aqui, adotamos uma abordagem única, combinando biologia com uma tecnologia de engenharia empolgante para fazer o que antes era impossível:congelar e descongelar um embrião de peixe para que o embrião comece a se desenvolver, ao invés de desmoronar, "Hagedorn acrescentou.

p Congelando o esperma, ovos e embriões, conservacionistas podem proteger espécies em risco e sua diversidade genética, tornando possível reforçar o pool genético e, portanto, a saúde das populações selvagens anos - ou mesmo séculos - mais tarde. Embora os cientistas tenham conseguido criopreservar com sucesso os embriões de muitas espécies de mamíferos e os espermatozóides de muitas espécies de peixes, congelar embriões de peixes provou ser infinitamente mais complicado.

p A criopreservação bem-sucedida de um embrião requer resfriamento do embrião a um estado criogenicamente estável, em seguida, aquecendo-o a uma taxa mais rápida do que foi resfriado, e usando um anticongelante (ou crioprotetor) para parar o crescimento de cristais de gelo, que são como alfinetes em um balão que estouram a membrana e fazem com que o embrião se desintegre. Embriões de peixe, Contudo, são muito grandes, tornando difícil descongelá-los rapidamente e evitar o desenvolvimento de cristais de gelo. Além disso, porque os animais aquáticos precisam sobreviver a ambientes hostis, suas membranas embrionárias são em sua maioria impenetráveis, bloqueando os crioprotetores.

p Entre na nanotecnologia de ouro a laser, um campo tecnológico de rápido crescimento que está sendo desenvolvido para aplicações de criopreservação pela Engenharia Mecânica John Bischof da Universidade de Minnesota, que foi fundamental para o sucesso do estudo e tem uma ampla variedade de aplicações biomédicas.

p "Lasers têm a capacidade emocionante de agir como um" interruptor de luz "que pode ligar e desligar a atividade biológica em biomateriais carregados de nanopartículas de ouro, "disse Bischof, autor sênior do estudo. "Nesse caso, por engenharia cuidadosa e implantação de nanopartículas de ouro dentro de um embrião armazenado criogenicamente e biológico inativo, podemos usar um pulso de laser para aquecer rapidamente o embrião de volta à temperatura ambiente e mudar a atividade biológica, e, portanto, vida, De volta."

p Nanobastões de ouro são pequenos cilindros de ouro que convertem a luz absorvida (de um laser, por exemplo) em calor. Os autores do estudo injetaram partículas crioprotetoras e nanogold nos embriões. As partículas de ouro transferiram calor uniformemente por todo o embrião quando atingidas com um laser, aquecendo o embrião de -196 graus C para 20 graus C em apenas um milésimo de segundo. A taxa de aquecimento incrivelmente rápida, em combinação com o crioprotetor, evitou a formação de cristais de gelo letais.

p Os embriões que passaram por esse processo passaram a se desenvolver pelo menos até o estágio de 24 horas, onde desenvolveram um coração, brânquias, musculatura da cauda e movida - provando sua viabilidade pós-degelo.

p Os autores do estudo pretendem, a seguir, ajustar o processo para garantir que possam aumentar a taxa de sobrevivência dos embriões. Eles também investigarão o uso da automação para aumentar a quantidade de embriões que eles podem descongelar com sucesso de uma vez.

p Porque os embriões de outros animais aquáticos - peixes, anfíbios e corais - são muito semelhantes aos do peixe-zebra, esta tecnologia é diretamente aplicável à criopreservação de embriões de muitas espécies. A tecnologia também pode ser personalizada para criopreservar embriões de répteis e pássaros e melhorar o processo de criopreservação de embriões de mamíferos, incluindo pandas gigantes e gatos grandes. Além disso, a tecnologia pode ajudar as fazendas de aquicultura a se tornarem mais eficientes e econômicas, colocando menos pressão sobre as populações selvagens.

p Pesquisadores de saúde humana usam peixe-zebra - que tem um genoma semelhante ao dos humanos - como modelos de doenças importantes para estudar o melanoma, doenças cardíacas e doenças do sangue, entre outros problemas de saúde. Embriões de peixe-zebra criopreservados evitarão que os cientistas percam linhas inteiras de pesquisa e darão a eles a flexibilidade de trazer as linhagens de volta conforme necessário.