Ο ιατρικός αντιψυκτικός παράγοντας (γνωστός και ως κρυοπροστατευτικό)

Εάνη κρυοσυντήρηση αποτελεί τον στόχο, η μεταφορά ενός σώματος σε μια σταθερή υαλώδη κατάσταση αντί για καταστροφική πάγου, τότε τα κρυοπροστατευτικά είναι η τεχνική που καθιστά αυτό δυνατό από φυσικής πλευράς. Αυτά είναι, σχεδόν κυριολεκτικά, ιατρικά αντιψυκτικά. Και όπως πολλά από τα σημαντικότερα εργαλεία στον τομέα αυτό, συνοδεύονται από μια έντονη αντιστάθμιση. Η όλη διαδικασία σχεδιάζεται γύρω από αυτήν. Αυτό που προστατεύει τον ιστό από τον πάγο είναι επίσης τοξικό γι' αυτόν όταν η δόση είναι λανθασμένη. Η κατανόηση των κρυοπροστατευτικών σημαίνει κατανόηση του τρόπου με τον οποίο διαχειρίζεται αυτή η ένταση.

Γιατί ο πάγος πρέπει να σταματήσει, με οποιονδήποτε τρόπο

Ξεκινήστε με τον εχθρό. Όταν το νερό παγώνει μέσα στο σώμα, προκαλεί ταυτόχρονα δύο είδη βλάβης. Το πρώτο είναι μηχανικό: καθώς οι κρύσταλλοι πάγου μεγαλώνουν, συνθλίβουν τα κύτταρα γύρω τους σε στενεύοντα κανάλια από μη παγωμένο υγρό, παραμορφώνοντας τις λεπτομερείς δομές στο εσωτερικό τους. Το δεύτερο είναι χημικό: καθώς ο καθαρός πάγος σχηματίζεται, όλα όσα ήταν διαλυμένα στο νερό συγκεντρώνονται στο υπόλοιπο υγρό, αυξάνοντας την περιεκτικότητα σε άλατα και διαλυμένες ουσίες μέχρι εκείνο το τμήμα του υγρού να γίνεται τοξικό. Ακόμα και το ένα από αυτά από μόνο του θα ήταν κακό. Μαζί κάνουν την συνηθισμένη κατάψυξη έναν αξιόπιστο τρόπο καταστροφής των δομών πουκωδικοποιούν ποιοι είστε.

Οι κρυοπροστατευτικοί παράγοντες υπάρχουν για να διασφαλίσουν ότι ο πάγος δεν σχηματίζεται καθόλου. Αντί να παγώνει, ο ιστός μεταβαίνει στην υαλώδη, υαλινοποιημένη κατάσταση, και η δομή διατηρείται όσο καλύτερα επιτρέπει η αιμάτωση.

Τι είναι στην πραγματικότητα οι κρυοπροστατευτικοί παράγοντες

Ένας κρυοπροστατευτικός παράγοντας συμπεριφέρεται πολύ όπως το αντιψυκτικό που βάζετε στο ψυγείο ενός αυτοκινήτου: διαλύεται στο νερό και μειώνει τη θερμοκρασία στην οποία αυτό το νερό θα κρυσταλλωνόταν διαφορετικά. Οι ιατρικής ποιότητας εκδόσεις που χρησιμοποιούνται στην κρυονική, όπως η γλυκερόλη, η αιθυλενογλυκόλη, η προπυλενογλυκόλη και το διμεθυλοσουλφοξείδιο (DMSO), επιλέγονται και αναμειγνύονται ακριβώς γι' αυτόν τον σκοπό.

• Διαπερατά μέσα διαπερνούν την κυτταρική μεμβράνη και εμποδίζουν τον σχηματισμό πάγουεντός του κυττάρου.
• Μη διαπερατά μέσα παραμένουν εκτός του κυττάρου και εμποδίζουν τον σχηματισμό πάγου στους χώρουςανάμεσα στα κύτταρα, όπου τείνει να εμφανιστεί πρώτα. Τα διαπερατά μέσα διαπερνούν την κυτταρική μεμβράνη και αντικαθιστούν μεγάλο μέρος του νερού εντός αυτών, εμποδίζοντας τον σχηματισμό πάγου μέσα στο ίδιο το κύτταρο.

Χρησιμοποιούνται μαζί για έναν λόγο που αποδεικνύεται κεντρικός. Επειδή τα μη διαπερατά μέσα χειρίζονται τον εύκολο, περισσότερο επιρρεπή στον πάγο χώρο εκτός των κυττάρων, τα διαπερατά μέσα δεν χρειάζεται να ωθούνται σε τόσο υψηλές συγκεντρώσεις εντός αυτών. Και η συγκέντρωση, όπως πρόκειται να δούμε, αποτελεί το συνολικό πρόβλημα.

Η εμπορική αντιστάθμιση τοξικότητας, η οποία αποτελεί την πραγματική ιστορία

Ακολουθεί η ένταση που ορίζει ολόκληρο το πεδίο της κρυοπροστασίας. Για να επιτυγχάνεται αξιόπιστη υαλινοποίηση, πρέπει να αντικαθίσταται μεγάλο μέρος του νερού του σώματος με κρυοπροστατευτικό παράγοντα. Όσο μεγαλύτερη είναι η συγκέντρωση, τόσο πιο τοξικός γίνεται ο παράγοντας προς τους ιστούς. Αν χρησιμοποιηθεί πολύ λίγος, σχηματίζεται πάγος. Αν χρησιμοποιηθεί υπερβολικά πολύ, προκαλείται χημική βλάβη. Η τέχνη έγκειται στο να επιτυγχάνεται η ισορροπία μεταξύ αυτών των δύο.

Δύο γεγονότα καθιστούν δυνατή αυτή την ισορροπία. Πρώτον, η τοξικότητα εξαρτάται έντονα από τη θερμοκρασία: ένας παράγοντας που θα βλάψει τους ιστούς όταν είναι ζεστός γίνεται πολύ πιο ήπιος όταν είναι κρύος. Έτσι, οι κρυοπροστατευτικοί παράγοντες εισάγονται σταδιακά, με αυξανόμενη συγκέντρωση, ενώ ταυτόχρονα ψύχεται το σώμα, διατηρώντας τη τοξικότητα χαμηλή σε κάθε στάδιο. Δεύτερον, οι σωστέςσυνδυασμοί παραγόντων μπορούν να μειώσουν τη συνολική τοξικότητα του μείγματος κάτω από αυτήν που θα προκαλούσε οποιοσδήποτε μεμονωμένος παράγοντας στην πλήρη συγκέντρωσή του. Η σωστή σύνθεση αυτού του μείγματος αποτελεί ενεργό ερευνητικό πρόβλημα, ενώ η βελτίωσή του αποτελεί έναν από τους συγκεκριμένους μοχλούς επίδρασης στηνμελλοντική ποιότητα επανένωσης.

Οι ίδιοι οι λύσεις συνεχίζουν να βελτιώνονται

Ο κρυοπροστατευτικός παράγοντας που χρησιμοποιείται σήμερα δεν είναι μία χημική ουσία αλλά ένα προσεκτικά ρυθμισμένο κοκτέιλ, προϊόν δεκαετιών επαναλήψεων. Ο κρυοβιολόγος Greg Fahy δημιούργησε τις λύσεις υαλινοποίησής του σε γενιές. Κάθε μία διόρθωνε ένα ελάττωμα της προηγούμενης. Τα πρώιμα μείγματα ενός μόνο παράγοντα έδωσαν τη θέση τους σε συνδυασμούς DMSO με αμίδια και προπυλενογλυκόλη. Στη συνέχεια, η αιθυλενογλυκόλη αντικατέστησε τα πιο τοξικά συστατικά. Ακολούθησαν μόρια που εμποδίζουν τον πάγο, καταστέλλοντας την κρυστάλλωση σε χαμηλότερες συγκεντρώσεις. Το τελικό βήμα ρύθμισε την ισορροπία των μη διεισδυτικών συστατικών για να αντιμετωπίσει τον τραυματισμό από ψύξη. Οι τρέχοντες παράγοντες ανθρώπινης χρήσης βρίσκονται στο τέλος αυτής της αλυσίδας. Το Tomorrow.bio και το Cryonics Institute χρησιμοποιούν μια βελτιστοποιημένη έκδοση μιας λύσης που ονομάζεται VM1. Αποτελείται από περίπου ίσα μέρη διμεθυλοσουλφοξείδιο και αιθυλενογλυκόλη. Άλλοι πάροχοι χρησιμοποιούν ιδιόκτητες συνθέσεις δικές τους. Οι δύο αυτές προσεγγίσεις αντιπροσωπεύουν διαφορετικούς συμβιβασμούς μεταξύ κόστους και τεκμηρίωσης. Το VM1 είναι πολύ φθηνότερο ανά περίπτωση. Οι ερευνητές διαθέτουν ακόμη ένα προγνωστικό μέτρο τοξικότητας, γραμμένο ως qv*, το οποίο βοηθά στον σχεδιασμό μειγμάτων που επιτυγχάνουν υαλινοποίηση αξιόπιστα ενώ προκαλούν τη λιγότερη δυνατή βλάβη. Το σημείο είναι ότι «ο κρυοπροστατευτικός παράγοντας» δεν είναι κάτι στατικό αλλά ένα κινούμενο σύνορο, και κάθε βελτίωση αυξάνει άμεσα την πιστότητα μιας συντήρησης, το θέμα τηςπροόδου του πεδίου.

Το ανοιχτό πρόβλημα που κανείς δεν κρύβει

Υπάρχει ακόμη μία ειλικρινής πτυχή. Σε κρυογονικές θερμοκρασίες, οι κρυοπροστατευτικοί παράγοντες δεν είναι καθόλου τοξικοί, διότι δεν πραγματοποιείται καμία αντίδραση. Τα πάντα βρίσκονται σε παύση. Η τοξικότητα αποτελεί πρόβλημα κατά τηεπαναθέρμανση. Κατά την ανάκαμψη της θερμοκρασίας, οι παράγοντες αυτοί θα έπρεπε να απομακρύνονται γρήγορα και αποτελεσματικά για να αποφεύγεται η βλάβη στους ιστούς. Η αποτελεσματική διαχείριση αυτού αποτελεί πρόβλημα για την ιατρική του μέλλοντος που θα χειρίζεται την επανένωση. Δεν είναι κάτι που μπορεί να λυθεί σήμερα. Το αναφέρουμε ξεκάθαρα, διότιη επανένωση προς το παρόν δεν είναι δυνατή, ενώ η υποκριτική παραπλάνηση θα ήταν ανέντιμη. Το στοίχημα είναι ότι ένας πολιτισμός ικανός να επισκευάσει την αρχική αιτία θανάτου θα μπορέσει επίσης να διαχειριστεί μια ελεγχόμενη επαναθέρμανση, ενώ η διατηρημένη δομή του προσφέρει κάτι αξιόλογο για περαιτέρω εργασία.

Αυτός ο συμβιβασμός, περισσότερο αντιψυκτικό έναντι λιγότερης τοξικότητας, αποτελεί ακριβώς το επίκεντρο πολλών από τις τρέχουσες έρευνες στο Tomorrow.bio και αλλού. Κάθε βελτίωση στο μείγμα αποτελεί άμεση βελτίωση στον τρόπο με τον οποίο η δομή ενός ατόμου επιβιώνει στο ταξίδι προς το-196°C.

Περαιτέρω ανάγνωση

• Πήξη έναντι υαλοποίησης
• Τι είναι η ισχαιμία, και πώς επηρεάζει την κρυοσυντήρηση;
• Τεχνικές προκλήσεις για υψηλής ποιότητας συντήρηση
• Κρίσιμος γλωσσάρι