Forskare vid Leipzigs universitet, i samarbete med kollegor från Tyskland och England, har lyckats reversibelt bromsa cellulära processer. Ett team av biofysiker ledda av professor Josef Alfons Käs och Dr Jörg Schnauß kunde i experiment visa att celler kan överföras till slow motion utan att ändra temperaturen.

Ur en fysisk synvinkel, sådana möjligheter har hittills bara funnits inom ramen för relativitetsteorin. Forskarna publicerade nyligen sina resultat i den välrenommerade tidskriften Avancerade material . Celler är inte bara våra biologiska byggstenar, men också mycket dynamisk, aktiva system. Forskargruppen ledd av professor Käs har lyckats minska denna dynamik avsevärt med tungt vatten, utan att skada cellerna.

"Rent generellt, många känner till tungt vatten för dess viktiga tekniska användning i kärnkraftverk. Vi tog ett annat tillvägagångssätt här och kunde visa att för celler, tid – eller, mer specifikt, deras dynamik - kan bromsas avsevärt i närvaro av tungt vatten, sa Käs, som har ägnat sig åt att forska om cellers och vävnads fysiska egenskaper.

Forskningen visade på olika biologiska nivåer att rörelsen av celler och deras dynamik endast skedde i slow motion. "Det är väldigt spännande att celldynamiken kan bromsas ner vid samma temperatur. Hittills, endast relativitetsteorin har erbjudit sådana möjligheter i det fysiska sammanhanget, " förklarade Käs. Han tillade att resultaten ligger till grund för en metod för att erbjuda celler och organ långvarigt skydd mot degeneration.

Forskarna bekräftade denna effekt med en mängd olika komplementära metoder och tillskrev observationerna en ökad interaktion mellan de strukturella proteinerna. "Tungt vatten bildar också vätebindningar, men dessa är starkare än i normala vattenhaltiga miljöer. Som ett resultat, strukturella proteiner som aktin verkar interagera starkare med varandra och kortvarigt hålla ihop. Det som är spektakulärt här är att effekterna är reversibla, med celler som visar sina naturliga egenskaper igen så snart de överförs till ett normalt vattenhaltigt medium, ", sa Dr Jörg Schnauß. "Vad som är ännu mer häpnadsväckande är att dessa förändringar visar fingeravtrycket av ett passivt material. Dock, celler är mycket aktiva och långt ifrån termodynamisk jämvikt. Om de beter sig som ett passivt material, de är oftast döda, tillade Käs.

Dock, som forskarna kunde visa, detta var inte fallet i deras experiment. De hoppas nu kunna använda kunskapen för att hålla celler eller till och med vävnad vitala längre. Om detta tillvägagångssätt bekräftas, tungt vatten kan användas för längre lagringstider, till exempel vid organtransplantationer.