Dacăvitrificarea este scopul, aducerea unui corp într-o stare stabilă asemănătoare sticlei, în locul distructivului gheață, atunci agenții crioprotectanți sunt trucul care face acest lucru fizic posibil. Aceștia sunt, aproape literal, antigeluri medicale. Și, asemenea multor uneltelor cele mai importante din acest domeniu, vin cu un compromis ascuțit. Întreaga procedură este concepută în jurul său. Lucrul care protejează țesutul de gheață este, de asemenea, toxic pentru acesta la o doză incorectă. Înțelegerea agenților crioprotectanți înseamnă înțelegerea modului în care această tensiune este gestionată.
De ce gheața trebuie oprită, prin orice mijloace
Porniți de la inamic. Când apa îngheață în interiorul unui corp, provoacă două tipuri de daune simultan. Primul este mecanic: pe măsură ce cristalele de gheață cresc, acestea zdrobesc celulele din jur într-un sistem de canale înguste de lichid neînghețat, deformând structurile fine din interior. Al doilea este chimic: pe măsură ce apa pură îngheață, tot ceea ce era dizolvat în ea este înghesuit în lichidul rămas, concentrând săruri și soluții până când acel pung de fluid devine otrăvitor. Chiar și unul singur ar fi rău. Împreună, ele fac din înghețarea obișnuită o modalitate sigură de a distruge structurile exacte carecodifică cine sunteți.
Agenții crioprotectanți există pentru a se asigura că gheața nu se formează niciodată. În locul înghețării, țesutul trece într-o stare vitroasă, vitrificată, iar structura este menținută cât permite perfuzia.
Ce sunt, de fapt, agenții crioprotectanți
Un agent crioprotector se comportă foarte asemănător cu antigelul pe care îl puneți în radiatorul unei mașini: se dizolvă în apă și scade temperatura la care acea apă ar cristaliza altfel. Variantele medicale utilizate în crionică, precum glicerolul, etilenglicolul, propilenglicolul și dimetil sulfoxidul (DMSO), sunt alese și amestecate pentru această sarcină. Aceștia fac parte din două familii care lucrează în echipă:
- Agenți penetranți traversează membrana celulară și împiedică formarea ghețiiîn interiorul celulei.
- Agenți nepenetranți rămân în afara celulei și împiedică formarea gheții în spațiiledintre celule, unde aceasta tinde să apară prima. Agenții penetranți traversează membrana celulară și înlocuiesc o mare parte din apa din interior, împiedicând formarea gheții în interiorul celulei în sine.
Aceștia sunt folosiți împreună dintr-un motiv care se dovedește a fi central. Deoarece agenții nepenetranți gestionează spațiul mai ușor, mai predispus la gheață, din afara celulelor, agenții penetranți nu trebuie să fie împinși la concentrații atât de ridicate în interiorul acestora. Iar concentrația, așa cum urmează să vedem, este întreaga problemă.
Compromisul toxicității, care este povestea reală
Iată tensiunea care definește întregul domeniu al crioprotecției. Pentru a vitrifica în mod fiabil, trebuie să înlocuiți o mare parte din apa organismului cu agent crioprotector. Dar cu cât concentrația este mai mare, cu atât agentul devine mai toxic pentru țesut. Folosiți prea puțin și obțineți gheață. Folosiți prea mult și obțineți leziuni chimice. Arta constă în a găsi echilibrul între acestea.
Două fapte fac ca acul să poată fi introdus. În primul rând, toxicitatea depinde puternic de temperatură: un agent care ar putea dăuna țesutului în stare caldă devine mult mai blând atunci când este rece. Astfel, agenții crioprotectanți sunt introduși treptat, la concentrații crescătoare, în timp ce corpul este răcit simultan, menținând toxicitatea scăzută la fiecare etapă. În al doilea rând,combinațiile corecte de agenți pot reduce toxicitatea totală a amestecului sub nivelul pe care l-ar cauza un singur agent la concentrația sa maximă. Stabilirea acestei combinații optime reprezintă o problemă activă de cercetare, iar îmbunătățirea ei este una dintre pârghiile concrete asupracalitatea reînvierii viitoare.
Soluțiile în sine continuă să se îmbunătățească
Crioprotectantul utilizat astăzi nu este o singură substanță chimică, ci un amestec atent reglat, rezultat al zecilor de ani de iterații. Criobiologul Greg Fahy a dezvoltat soluțiile sale de vitrificare în generații. Fiecare a remediat o deficiență a celei precedente. Amestecurile inițiale cu un singur agent au fost înlocuite de combinații de DMSO cu amide și propilen glicol. Ulterior, etilen glicolul a înlocuit componentele mai toxice. Moleculele care blochează formarea gheții au apărut în continuare, suprimând cristalizarea la concentrații mai scăzute. Ultimul pas a ajustat echilibrul componentelor nepenetrante pentru a contracara leziunile cauzate de răcire. Agenții actuali utilizați pentru oameni se află la finalul acestei evoluții. Tomorrow.bio și Cryonics Institute utilizează o variantă optimizată a unei soluții numite VM1. Aceasta este alcătuită din aproximativ părți egale de dimetil sulfoxid și etilen glicol. Alți furnizori folosesc formule proprii, protejate de drepturi de autor. Cele două reprezintă diferite compromisuri între cost și documentație. VM1 este mult mai ieftină pe caz. Cercetătorii dispun chiar de o măsură predictivă a toxicității, notată qv*, care ajută la proiectarea amestecurilor care vitrifică în mod fiabil, provocând cât mai puțină vătămare. Ideea este că „crioprotectantul” nu este un concept fix, ci o frontieră în continuă mișcare, iar fiecare îmbunătățire ridică direct fidelitatea unei conservări, tema „avansării domeniului.
Problema deschisă pe care nimeni nu o ascunde
Există încă o nuanță onestă. La temperaturi criogenice, agenții crioprotectanți nu sunt deloc toxici, deoarece nimic nu reacționează; totul este într-o stare de repaus. Toxicitatea apare în timpul procesului dereîncălzire. Pe parcursul revenirii la temperatura normală, acești agenți ar trebui îndepărtați rapid și eficient pentru a evita deteriorarea țesuturilor. Realizarea acestui lucru în mod corespunzător reprezintă o provocare pentru medicina viitorului care s-ar ocupa de reanimare. Aceasta nu este o problemă rezolvabilă în prezent. O spunem pe față, deoarecereanimarea nu este posibilă în prezent, iar a pretinde contrariul ar fi lipsit de onestitate. Pariul este că o civilizație capabilă să repare cauza inițială a morții poate gestiona și o reîncălzire controlată, iar structura conservată îi oferă ceva demn de studiat.
Acest echilibru, mai mult antigel versus mai puțină toxicitate, reprezintă exact punctul central al cercetărilor actuale desfășurate la Tomorrow.bio și în alte părți. Fiecare îmbunătățire a amestecului reprezintă o îmbunătățire directă a modului în care structura unei persoane supraviețuiește călătoriei către-196°C.
Pe scurt: Crioprotectorii reduc formarea gheții și fac vitrificarea posibilă. Aceștia pot cauza însă toxicitate și stres osmotic, motiv pentru care concentrația, temperatura și administrarea trebuie controlate cu atenție.
Explorați acest instrument practic
Folosiți instrumentul interactiv pentru a explora întrebarea din acest articol.
Se încarcă instrumentul interactiv...
Citiți în continuare