打破瓶颈：新技术助力大尺度器官深低温保存
发布时间：
2026-04-20
在器官移植领域，供体短缺与保存时限短是长期困扰医学界的难题。近日，中国科学院理化技术研究所饶伟研究员与刘静研究员团队在《Matter》期刊发表重磅研究成果，首创基于液态金属的“介入式多尺度强化传热”新范式，成功突破大尺度器官深低温玻璃化保存的技术瓶颈，并在国际上首次实现10mL级兔肾脏深低温保存一周后的同种异体移植存活。这一突破为构建“器官库”、缓解供体短缺带来了全新希望。
大尺度器官冻存的“热碎裂”危机
深低温玻璃化保存（-120℃至-196℃）能避免冰晶损伤，是实现器官长期甚至永久保存的理想方案。然而，真实器官具有复杂的多层级血管网络，且生物组织自身热导率极低。在极速降温与复温过程中，器官内外极易产生巨大温度梯度和热应力，导致器官发生宏观“热碎裂”。传统依靠外部金属包裹或灌注磁性颗粒的方法，因界面热阻大、内部热源不均，始终难以逾越这一“传热天堑”。
构筑器官“热高速公路”
为破解这一难题，研究团队创造性地将目光投向镓基液态金属。他们开发出由镓铟合金与聚乙烯吡咯烷酮（PVP）混合而成的柔性液态金属低温保护剂（LMP），其导热系数高达9.3 W/m·K，较传统纳米复温液提升近10倍。
基于液态金属低温保护剂及多尺度介入强化传热的器官低温保存方法
在此基础上，团队提出了全新的“介入式强化传热”策略：一是利用液态金属在低温下的相变平整化特性，使其如“液态铠甲”般完美贴合不规则器官表面，大幅降低接触热阻；二是将液态金属随保护剂灌注进入器官复杂的血管网络，利用电磁热效应实现由内而外的均匀体积加热。这种“表面+体积”的跨尺度协同，彻底打通了器官内外的传热路径，将热应力降低了两个数量级。
移植存活验证临床潜力
研究团队在多尺度样本上验证了该技术。在皮肤与血管实验中，介入式强化传热（IHT）技术将复温后组织存活率分别提升了1.7倍和3.6倍。更为关键的是，针对具有高度复杂结构的10mL级兔肾脏，该技术成功实现了-150℃深低温玻璃化保存7天后，进行同种异体移植。术后监测显示，移植肾脏迅速恢复血流灌注，形态结构保持完整，受体兔生存期超过4天，血液生化指标证实肾功能得到有效恢复。
基于液态金属介入强化传热的皮肤低温保存与移植试验情况
此前，国际上仅在1mL级大鼠肾脏模型上取得过有限突破。此次理化所团队实现的10mL级兔肾脏异体移植，标志着深低温器官保存技术在走向临床应用的道路上迈出了里程碑式的一步。未来，该技术有望进一步拓展至人体尺度器官的长期保存，为器官移植事业带来革命性变革。
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