Việc đông lạnh có hiệu quả trong việc giữ cho vật liệu hữu cơ không bị phân hủy nhưng vẫn gây hư hỏng theo thời gian dài. Khi nước bên trong chuyển thành băng, các tinh thể sẽ xé nát các tế bào. Đó là lý do tại sao thịt hoặc trái cây đông lạnh sẽ hơi nhão sau khi rã đông – nhưng vấn đề lớn hơn là nó cũng xảy ra với các cơ quan hoặc mô được làm lạnh để cấy ghép hoặc nghiên cứu.
Một số bài báo gần đây đã đưa tin về việc mô não người đông lạnh được rã đông sau 18 tháng và vẫn hoạt động hoàn hảo. Những tuyên bố này đã thu hút sự chú ý của công chúng và dấy lên nhiều câu hỏi về khả năng bảo quản não bộ và tiềm năng phục hồi chức năng não sau khi chết. Tuy nhiên, phát hiện này là một bước tiến quan trọng trong lĩnh vực bảo tồn não bộ và mở ra hy vọng mới cho việc điều trị các bệnh thoái hóa thần kinh và chấn thương não.
Trong nghiên cứu mới, các nhà khoa học tại Đại học Fudan ở Trung Quốc đã thử nghiệm nhiều hợp chất hóa học khác nhau để xem hợp chất nào có thể có tác dụng bảo tồn mô não sống trong quá trình đông lạnh. Họ bắt đầu bằng cách thử nghiệm các hóa chất đầy hứa hẹn trên các cơ quan não – những khối mô não nhỏ được nuôi trong phòng thí nghiệm và phát triển thành các loại tế bào liên quan khác nhau.
Các chất hữu cơ được ngâm trong các hóa chất khác nhau, sau đó giữ đông lạnh trong nitơ lỏng trong 24 giờ. Sau đó, chúng được rã đông nhanh chóng trong nước ấm và kiểm tra chức năng, sự phát triển cũng như các dấu hiệu tổn thương tế bào theo thời gian. Các hóa chất bảo vệ bộ não nhỏ chứng minh được hiệu quả tốt nhất sau đó sẽ được chuyển sang vòng thực nghiệm tiếp theo, bao gồm việc thử nhiều cách kết hợp khác nhau trong các thử nghiệm đóng băng và rã đông tương tự.
Một số chuyên gia trong lĩnh vực y học và khoa học thần kinh đã bày tỏ sự hoài nghi về tính chính xác của những tuyên bố này. Họ cho rằng cần có thêm nhiều nghiên cứu khoa học nghiêm ngặt để xác minh tính khả thi của việc bảo quản não bộ và phục hồi chức năng não sau khi chết. Cần lưu ý rằng việc đông lạnh mô não người là một lĩnh vực nghiên cứu khoa học mới và đầy tranh cãi. Một số vấn đề đạo đức và pháp lý liên quan đến việc bảo quản não bộ và tiềm năng phục hồi chức năng não sau khi chết vẫn chưa được giải quyết.
Cuối cùng, các nhà nghiên cứu đã tìm ra được hỗn hợp hứa hẹn nhất mà họ gọi là MEDY, theo tên bốn thành phần chính: methylcellulose, ethylene glycol, DMSO và Y27632. Nhóm nghiên cứu đã phát triển những bộ não nhỏ ở các độ tuổi khác nhau, từ bốn tuần đến hơn ba tháng, đông lạnh chúng trong MEDY, rã đông rồi tiếp tục theo dõi chúng trong vài tuần sau đó.
Điều thú vị là các cơ quan não được bảo quản trong MEDY cho thấy mô hình tăng trưởng và chức năng tương tự như những cơ quan chưa bao giờ bị đông lạnh. Điều đáng kinh ngạc hơn nữa là một lô đã được đông lạnh cùng MEDY trong thời gian dài tới 18 tháng vẫn cho thấy khả năng bảo vệ tương tự và có thể chống lại thiệt hại sau khi rã đông.
Trong thí nghiệm mới nhất, nhóm nghiên cứu đã sử dụng một kỹ thuật mới gọi là vitrification, trong đó não được làm lạnh nhanh chóng đến -320°C để ngăn chặn sự hình thành tinh thể băng, có thể gây tổn thương tế bào. Sau 18 tháng bảo quản, não được rã đông và kiểm tra bằng các phương pháp tiên tiến nhất hiện nay. Kết quả cho thấy cấu trúc tế bào não được bảo quản hoàn hảo, không có bất kỳ dấu hiệu tổn thương nào. Các tế bào thần kinh và các kết nối thần kinh vẫn nguyên vẹn, cho thấy tiềm năng hồi phục chức năng não sau khi rã đông. Tuy nhiên, vẫn còn nhiều thách thức cần được giải quyết trước khi cryonics có thể được sử dụng rộng rãi trong y tế. Một trong những thách thức chính là chi phí cao của quy trình. Hiện tại, chi phí đông lạnh não có thể lên tới hàng trăm nghìn USD. Ngoài ra, các nhà khoa học cũng cần phát triển các phương pháp hồi sinh não sau khi rã đông an toàn và hiệu quả. Hiện tại, vẫn chưa có phương pháp nào được chứng minh là có thể thực hiện được việc này.
Nhóm nghiên cứu cũng đông lạnh các mẫu mô não sống lấy từ một bệnh nhân động kinh ở người và phát hiện ra rằng MEDY đã bảo vệ chúng khỏi bị hư hại. Quá trình này không phá vỡ cấu trúc của tế bào não và thậm chí còn bảo tồn các bệnh lý của bệnh động kinh - điều đó rất quan trọng vì nó có nghĩa là các mẫu có thể được đông lạnh để nghiên cứu hoặc phân tích sau này mà không bị hư hại do quá trình đông lạnh, làm sai lệch kết quả.
Tác động tức thời nhất đối với công nghệ đông lạnh mới là nó cho phép các cơ quan và mẫu não được lưu trữ lâu hơn cho nghiên cứu y sinh, và sau đó là nó có thể được áp dụng cho toàn bộ não và các mô khác.
Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Phương pháp báo cáo tế bào (Cell Reports Methods).