科学家首次实现心脏过冷储存与复苏，原理来自“可乐沙冰”

无论是拯救世界后被冰封近 70 年的美国队长，还是各种科幻情节中的“休眠舱”，利用低温保存人体或器官使其保持活性，待解冻时就能“复活”的概念似乎离人们越来越近。

该操作的核心技术被称为“等容过冷”（isochoric supercooling），是由同样来自加州大学伯克利分校的鲍里斯·鲁宾斯基 （Boris Rubinsky）在大约 16 年前开创。

该技术的最大特点在于，可避免低温下保存的生物材料形成有害的冰晶。传统的等容过冷技术会将生物材料呈现在恒压的大气中，使其冷冻成固体。

而新的等容过冷技术是将生物材料密封在一个无空气且注满液体的刚性容器中。在这样的条件下，即使温度降低至冰点，也没有形成冰晶的空间。

在之前的实验中，鲁宾斯基通过该技术将样品冷却至零下二十摄氏度，结果样品中仍有接近二分之一的材料未被冻结。

对此，鲁宾斯基解释：“这是基本的热力学。当要冻结的材料被限制在一个刚性盒子中时，只有部分体积会冻结。”

这种操作类似于将摇晃过的可乐放入冰箱中冷冻，一定时间后可乐会变成“可乐沙冰”。“沙冰”状态下的可乐其实并没有结冰，如果动摇就会发现，瓶内的可乐会快速固化，这是因为当二氧化碳的气泡与可乐接触时，气泡周围就会形成冰晶。

简单来说，当温度降到冰点，水会自然结冰且体积膨胀。但是，如果在一个刚性坚固的容器中装满水，水中的气泡被排尽，坚固的容器中没有多余空间让水结冰。因此，这种情况下的水依旧可以保持液态。同样，类似的方法可以避免低温保存器官形成冰晶后带来的伤害。

在本次实验中，鲍威尔·帕尔姆团队利用干细胞形成的心脏进行测试，这样的心脏组织也称作“心脏微生理系统”（MPS），它们不仅与人类心脏跳动相似，而且节律与真正的心律也非常接近。

研究团队将该系统放入灌满器官保护液的刚性容器中并开始冷却至零下 3 摄氏度，然后研究团队分别在隔了 24 小时、48 小时、72 小时的时候取出细胞，并尝试在 37 摄氏度下唤醒细胞活性。

结果表明，有至少超过 60% 的样本组织可以复苏并进行自律跳动。此外，经历不同时长冷冻的样品之间无明显差异。

在后续的样本实验和检查中，研究团队发现，尽管越长时间的冷冻会使心跳有持续略微上升的趋势，但是对于心脏的完整性和心率并无任何影响。