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O milagre do congelamento biológico: por que algumas criaturas conseguem sobreviver a -196°C?
Na comunidade científica, a tecnologia de congelamento sempre foi uma direção importante na exploração da continuação da vida. O biocongelamento, ou criopreservação, visa congelar células, tecidos ou órgãos para prolongar sua vida útil. Esta tecnologia permite que qualquer metabolismo celular que possa danificar materiais biológicos seja efetivamente interrompido em baixas temperaturas (normalmente -80°C ou -196°C usando nitrogênio líquido).
Esta tecnologia não só desempenha um papel importante na preservação de amostras biológicas, mas também desempenha um papel importante no transporte de amostras biológicas por longas distâncias. Para o choque osmótico e o estresse físico que as células sofrem durante o congelamento, os pesquisadores costumam adicionar algumas moléculas especiais chamadas crioprotetores (CPA) para reduzir esses riscos. Esses crioprotetores são inspirados principalmente nas criaturas da natureza resistentes ao frio, como árvores, pererecas e tardígrados.
"Organismos microbianos como os tardígrados resistem ao congelamento, substituindo a maior parte de sua água interna por açúcar, o que impede a ocorrência de cristalização, o que pode causar danos às membranas celulares."
Exemplos de criopreservação natural
Na natureza, muitos organismos têm uma resistência incrível à geada. As pererecas, por exemplo, são capazes de acumular uréia no sangue e em outros tecidos em preparação para o inverno. O glicogênio no fígado também é massivamente convertido em glicose quando confrontado com a formação de cristais de gelo internos. Todas essas substâncias atuam como crioprotetores, limitando a formação de gelo e reduzindo o encolhimento osmótico das células. A pesquisa mostra que as rãs podem experimentar vários eventos de congelamento e descongelamento no inverno, desde que 65% da água do seu corpo não congele.
História da Criopreservação
Quanto à teoria inicial da criopreservação, James Lovelock propôs em 1953 que o dano aos glóbulos vermelhos durante o congelamento se devia principalmente à pressão osmótica. Ele conduziu uma série de experimentos e confirmou que certos animais (como hamsters) podem suportar 60% do congelamento da água sob resfriamento lento.
Com o avanço da tecnologia de congelamento, a criopreservação de materiais do corpo humano começou a entrar na fase de aplicação em 1954. Posteriormente, em 1966, os primeiros restos mortais humanos foram criopreservados. Em 1967, o corpo de James Bedford tornou-se o primeiro corpo na história a ser criopreservado com a esperança de uma futura ressurreição.
Riscos durante a criopreservação
Durante a criopreservação, as células podem enfrentar vários riscos de danos, incluindo efeitos de solução, formação de cristais de gelo extracelulares, desidratação e formação de cristais de gelo intracelulares. Embora estes efeitos possam ser reduzidos pelos crioprotetores, após o congelamento, o efeito protetor do material preservado contra danos adicionais é aumentado.
"Quando as células são congeladas, se a taxa de resfriamento for lenta o suficiente, a água pode sair da célula o suficiente para evitar a formação de cristais de gelo internos mortais."
Principais métodos de prevenção dos riscos da criopreservação
As principais técnicas para evitar danos por congelamento incluem taxas de resfriamento controladas e congelamento lento, bem como uma técnica mais recente chamada vitrificação. A tecnologia de congelamento lentamente programável tem sido amplamente utilizada em áreas que incluem humanos, animais e biologia celular.
O processo de vitrificação resfria rapidamente a amostra e evita a formação de cristais de gelo, reduzindo assim possíveis danos durante o processo de congelamento. Esta tecnologia foi introduzida para criopreservação reprodutiva desde meados da década de 1980 e tem sido utilizada com sucesso em diversas práticas clínicas até o momento.
A importância da criopreservação para a biotecnologia
Com o desenvolvimento da ciência e da tecnologia, a aplicação da criopreservação não se limita à preservação de amostras biológicas, mas também se estenderá a campos como a terapia genética e a pesquisa com células-tronco. A tecnologia de criopreservação abre amplas perspectivas para futuras pesquisas biológicas e aplicações clínicas.
Para muitas pessoas ou criaturas que enfrentam ameaças existenciais, o avanço desta tecnologia significa que novas possibilidades de vida podem ser encontradas no futuro. Não vale a pena ponderar?
