Transplantationsmedizin: Ende des Organmangels dank Eisen-Nanopartikel?

Spenderorgane sind heiß begehrt. Und das aus einem einfachen Grund: Es gibt deutlich mehr Patienten, die auf eine Organspende angewiesen sind, als Spenderorgane vorhanden sind. Teil des Problems ist, dass viele Organtransplantationen extrem zeitsensitiv sind. Nach einer Studie der University of Minnesota werden mehr als 60 Prozent der gespendeten Herzen und Lungen nicht verwendet, weil auch bei der Lagerung auf Eis nach der Entnahme aus dem Spender nur 4 Stunden verbleiben, in denen das Organ für die Transplantation geeignet ist. Einem Team der gleichen Universität arbeitet daran, tiefgefrorene Organe mit Hilfe von Eisen-Nanopartikeln auch nach längerer Zeit wieder aufzutauen.

Eisenpartikel tauen Organe schnell und gleichmäßig auf

Technologien, mit denen Organe auch für längere Zeit tiefgefroren werden könne, ohne dass sie dabei schaden nehmen, existieren schon länger. Das Problem dabei: Beim Erwärmen und Auftauen der Organe nehmen diese Schaden. Organe werden bei Temperaturen zwischen -160 und -196 Grad Celsius eingefroren. Durch extrem schnelles Abkühlen der Organe kann verhindert werden, dass sich im Gewebe selber schädliche Eiskristalle bilden. Jedoch können die Organe aktuell noch nicht unbeschadet wieder aufgetaut werden. Aktuelle Technologien führen zu einer ungleichmäßigen Erwärmung, was wiederum zu Rissen im Gewebe führt und das Organ für Transplantationen disqualifiziert.

Das Team der University of Minnesota entwickelte eine Methode, mit der aktuell Gewebeproben von bis zu 80 ml mit einer Rate von mehr als 130 Grad Celsius pro Minute gleichmäßig erwärmt werden können, was die Bildung von Rissen verhindert. Dazu platzieren sie mit Siliziumdioxid ummantelte Eisenoxid-Nanopartikel um das Gewebe herum, bevor es gefroren wird. Wenn es Zeit wird, das Gewebe aufzutauen, werden diese Partikel mit elektromagnetischen Wellen bestrahlt, was zu deren Erhitzung führt. Das Gewebe ist so von Tausenden kleiner Heizelemente umgeben, die es schnell und gleichmäßig erwärmen.

Das Ende des Organmangels?

Die Forscher haben die Effektivität der Methode im Labor an Fibroblasten, Schweinearterien und menschlichem Herzgewebe nachgewiesen. „We’ve gone to the limits of what we can do at very high temperatures and very low temperatures in these different areas. „Usually when you go to the limits, you end up finding out something new and interesting. These results are very exciting and could have a huge societal benefit if we could someday bank organs for transplant„.

Im nächsten Schritt wollen die Forscher die Methode erweitern, sodass sie auch für größere Gewebe geeignet ist. Das Ziel ist es, eines Tages ganze Organe problemlos auftauen zu können. Beginnen wollen die Forscher mit kleineren Tierorganen, aber die Hoffnung ist, dass die Technologie eines Tages auch bei menschlichen Organen angewendet werden kann. Sollte dies gelingen, wären die Auswirkungen auf die Transplantationsmedizin massiv. Ähnlich wie in Blutbanken könnten Organe über Wochen, sogar über Monate hinweg gelagert werden, bevor sie transplantiert werden. So könnte sich eine deutlich bessere Organverteilung realisieren lassen, als es heute der Fall ist.

Die Forscher wollen außerdem untersuchen, ob ihre Methode angewendet werden könnte, um tödliche Hitzeimpulse an Krebszellen zu senden.

via University of Minnesota

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