Bảo tồn lạnh thành công các phôi cá bơn sọc

Các nhà khoa học đã sử dụng công nghệ nano vàng mới và laser để làm ấm phôi – vật cản trong các nghiên cứu trước đây đã được thực hiện trong hơn 60 năm qua. Các kết quả có ý nghĩa sâu sắc đối với sức khoẻ con người, sự bảo tồn động vật hoang dã và nuôi trồng thủy sản.

Mary Hagedorn, nhà khoa học nghiên cứu của SCBI và là đồng tác giả của bài báo, cho biết: “Không nghi ngờ gì việc sử dụng công nghệ này theo cách này đánh dấu sự thay đổi mô hình để bảo tồn lạnh và bảo tồn nhiều loài động vật hoang dã”.

Hagedorn cho biết thêm: “Để có được bất cứ sinh vật nào hoạt động ở nhiệt độ lạnh như vậy, bạn thường phải sáng tạo. Ở đây chúng ta có cách tiếp cận duy nhất bằng cách kết hợp sinh học với một công nghệ kỹ thuật thú vị để làm những điều mà trước đây không thể làm được: đông lạnh thành công và làm tan đá phôi cá để phôi bắt đầu phát triển, chứ không phải là phân hủy”.

Bằng cách đông lạnh tinh trùng, trứng và phôi, các nhà bảo tồn có thể bảo vệ các loài có nguy cơ và sự đa dạng di truyền của chúng, làm tăng nguồn gien di truyền và do đó đảm bảo sức khoẻ của các loài hoang dã trong nhiều năm sau đó, thậm chí hàng thế kỷ.

Bảo quản lạnh thành công phôi đòi hỏi phải làm lạnh phôi ở trạng thái ổn định, sau đó làm ấm nó nhanh hơn tốc độ làm lạnh và sử dụng chất chống đông (hoặc cryoprotectant) để ngăn chặn sự phát triển các tinh thể băng, giống như những cái chốt trong một khinh khí cầu giúp bật màng tế bào và làm cho phôi tan rã.

Tuy nhiên phôi cá rất lớn, làm cho nó khó khăn để làm tan băng chúng một cách nhanh chóng và tránh sự phát triển của tinh thể đá. Ngoài ra, vì các động vật thủy sinh cần phải tồn tại trong môi trường khắc nghiệt, các màng phôi của chúng hầu hết không thể xuyên thủng, điều này ngăn chặn các chất chống đông ra bên ngoài.

Đưa công nghệ nano vàng laser, một lĩnh vực công nghệ đang phát triển nhanh chóng cho các ứng dụng bảo quản lạnh của Trường Đại học Minnesota Mechanical Engineering John Bischof là rất quan trọng cho sự thành công của nghiên cứu và có nhiều ứng dụng y sinh học.

Ông Bischof, tác giả chính của nghiên cứu nhấn mạnh: “Trong trường hợp này, bằng kỹ thuật cẩn thận và đưa các hạt nano vàng trong phôi không hoạt động sinh học được bảo quản lạnh, chúng ta có thể sử dụng một xung laser để nhanh chóng làm ấm phôi trở lại nhiệt độ môi trường xung quanh và chuyển đổi hoạt động sinh học và do đó phôi hoạt động trở lại”.

Các tác giả của nghiên cứu đã tiêm cả các chất chống đông và các hạt nano vàng vào các phôi. Các hạt vàng truyền nhiệt một cách đồng đều trong cả phôi khi được chiếu laser, làm ấm phôi từ -196°C đến 20°C chỉ trong một phần nghìn giây. Tỷ lệ nóng lên nhanh đáng kinh ngạc, kết hợp với chất chống đông, ngăn cản sự hình thành các tinh thể băng tan.

Các phôi được trải qua quá trình này đã phát triển ít nhất đến giai đoạn 24 giờ, thời điểm các phôi phát triển tim, mang, hệ thống cơ đuôi và di chuyển - chứng minh tính khả thi sau khi làm tan băng.