引言
自 20 世纪中期以来，器官移植成为治疗终末期器官衰竭的重要手段。1954 年，约瑟夫・默里成功完成世界首例肾移植，为移植技术发展奠定基础。如今，器官移植虽每年拯救超 12 万人生命，但仍面临诸多难题。
器官供体短缺是一大挑战，患者等待移植人数远超供体数量，需求缺口持续扩大。而且，供体与受体的地理距离影响器官运输和保存，运输中器官易受缺血损伤，降低移植成功率，甚至导致移植失败。据统计，目前因器官衰竭死亡的人数已超过癌症等重大疾病 。因此，延长器官保存时间、减少运输损伤迫在眉睫。
器官保存技术历经长期发展。早期简单灌注法难以有效抑制器官代谢，冰晶形成还会损害器官功能。随着技术进步，低温保存技术出现，如 1968 年福克尔特・贝尔泽利用低温机器灌注（HMP）技术成功完成首例人体肾移植，通过在约 4°C 灌注，降低器官代谢率，减少能量消耗和细胞损伤，延长了保存时间。之后，常温机器灌注（NMP）技术兴起，在近体温（约 37°C）下为器官提供氧气和营养物质，维持其代谢和功能活性。2016 年，牛津大学的彼得・弗兰德和康斯坦丁・库西奥斯将 NMP 技术成功应用于肝移植，推动了器官保存技术的发展。
近年来，亚常温机器灌注（SNMP）和超冷却等新技术也备受关注。SNMP 在 20°C - 34°C 灌注器官，兼具常温灌注的代谢支持和低温灌注的保护作用，在肝移植研究中展现出改善废弃肝脏活力指标的潜力，如降低乳酸水平、增加胆汁分泌。超冷却技术能在降低器官温度的同时防止冰晶形成，诱导器官进入 “冬眠” 状态，保障解冻后器官功能正常，为器官移植提供更安全的保存条件。部分冷冻技术介于超冷却和完全冷冻之间，精确控制冷却速率，使部分组织形成冰晶，部分保持液态，有效减缓代谢率，减少完全冷冻对细胞的损伤，在保存边缘器官、降低缺血 - 再灌注损伤、提高移植成功率方面优势显著。玻璃化技术作为关键的低温保存技术，通过快速冷却水分子使其直接转变为非晶态玻璃状，避免冰晶形成对细胞膜和内部结构的物理损伤，更适合保存对冰晶敏感的生物材料，能更好地维持器官完整性。
非避免的生理代谢过程
细胞代谢活动对器官保存的成功与否至关重要。在代谢过程中，细胞不断消耗能量并产生代谢废物。如果这些废物不能及时清除，或者能量供应不足，细胞就会受损，进而影响器官的功能和保存状态。正常的生理过程需要持续的氧气和营养物质供应，但在低温或缺氧条件下，这一平衡会被打破。
常温机器灌注（NMP）
常温机器灌注（NMP）是器官移植中的一项重要技术，它在灌注和保存供体器官时，将器官维持在接近生理温度（通常约 37°C）的状态。NMP 通过持续供应氧气和营养物质，同时清除代谢废物，延长了器官的可移植窗口期，还能实现对器官功能的实时评估。其核心原理是将供体器官连接到机械灌注系统，该系统循环温暖的灌注液，模拟人体的生理环境，为器官提供适宜的生存条件，维持器官的正常代谢和功能。
未来展望
器官保存技术的突破性进展源于对生物系统热力学平衡的深入理解和精确控制。在超低温系统中，纳米材料的抗结冰机制超越了传统物理屏障。纳米材料表面电荷特性与细胞微环境的相互作用，为冰核形成提供了新的分子途径。当纳米颗粒的电荷分布达到特定状态时，能够有效抑制冰晶的生长，为器官保存创造更有利的条件。随着纳米技术、人工智能等新兴技术与器官保存技术的深度融合，未来有望开发出更高效、更便捷的器官保存方法，进一步缓解全球器官短缺危机，改善器官移植的临床效果。或许在不久的将来，“器官银行” 将成为现实，为更多患者带来生命的希望。
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