Cryonics Questions and Choices
Τι κάνει ένα συντηρημένο δείγμα να παραμένει σε κατάσταση σαν γυαλί αντί να μετατραπεί σε πάγο;
Αυτό είναι το πραγματικό ερώτημα πίσω από τη σταθερότητα της αμορφικής κατάστασης. Στην κρυονική, έχει σημασία επειδή μια κατάσταση σαν γυαλί μπορεί να κρατήσει τη δομή στη θέση της πολύ καλύτερα από ό,τι μπορούν οι κρύσταλλοι πάγου. Αλλά αυτή η κατάσταση είναι ευάλωτη. Εξαρτάται από το πόσο γρήγορα ψύχεται το υλικό, τι περιέχει και πώς διαχειρίζεται προσεκτικά η θερμοκρασία.
Μια αμορφική κατάσταση σημαίνει ότι το νερό και οι διαλυμένες ουσίες δεν καθίστασαν σε κρυστάλλους. Αντίθετα, πήγαν σε έναν ακανόνιστο στερεό. Σκεφτείτε μέλι που αφήνεται σε ένα κρύο δωμάτιο. Μπορεί να σκληρύνει χωρίς να σχηματίσει τακτικούς κρυστάλλους. Μ απλό διάλυμα σακχάρου μπορεί να κάνει το ίδιο. Στην επιστήμη, αυτό ονομάζεται βιτριοποίηση όταν το ψυχόμενο υγρό γίνεται σαν γυαλί.
Ο ρυθμός ψύξης είναι το πρώτο κλειδί. Αν η ψύξη είναι πολύ αργή, τα μόρια του νερού έχουν χρόνο να ευθυγραμμιστούν και να φτιάξουν πάγο. Αν η ψύξη είναι αρκετά γρήγορη, χάνουν αυτή την ευκαιρία. Παγιδεύονται στη θέση τους πριν μεγαλώσουν οι κρύσταλλοι. Αυτό είναι γιατί το ίδιο διάλυμα μπορεί να συμπεριφερθεί με δύο πολύ διαφορετικούς τρόπους, ανάλογα με τον ρυθμό ψύξης.
Αυτό δεν είναι μια μικρή λεπτομέρεια. Είναι η διαφορά μεταξύ μιας δομής που είναι παγωμένη στη θέση της και μιας που καταστρέφεται από την ανάπτυξη κρυστάλλων. Στην κρυονική, ο στόχος είναι να συντηρηθεί η βιολογική λεπτή δομή όσο πιο πιστά γίνεται μετά που έχει κηρυχθεί νομικά θάνατος. Ο πάγος είναι ένας κακός βοηθός σε αυτή την εργασία. Μπορεί να διασταλεί και να παραμορφώσει delicate ιστό. Μια κατάσταση σαν γυαλί αποφεύγει μεγάλο μέρος αυτής της ζημιάς.
Αλλά η ταχύτητα μόνη της δεν λύνει όλα. Ένα δείγμα που ψύχεται γρήγορα μπορεί ακόμα να αποτύχει αν το διάλυμα δεν είναι κατάλληλο για βιτριοποίηση. Προστίθενται κρυοπροστατευτικά για να μειώσουν την πιθανότητα σχηματισμού πάγου. Αυτές είναι χημικές ουσίες όπως το διμεθυλοθειικό οξύ, αιθυλενογλυκόλη και άλλες παράγοντες που χρησιμοποιούνται σε διαφορετικά μίγματα. Βοηθούν, αλλά φέρνουν και τα δικά τους προβλήματα, συμπεριλαμβανομένης της τοξικότητας και του στρες στα κύτταρα.
Αυτό είναι γιατί η κρυοβιολογία έχει ξοδέψει τόσο πολύ προσπάθεια και στις δύο πλευρές του προβλήματος. Μια πλευρά είναι φυσική. Πώς κρατάμε το δείγμα αμορφικό; Η άλλη πλευρά είναι βιολογική. Πώς αποφεύγουμε να βλάψουμε τον ιστό ενώ το κάνουμε; Αυτοί οι δύο στόχοι τραβούν ο ένας εναντίον του άλλου. Ένα πιο δυνατό μίγμα μπορεί να βοηθήσει στην πρόληψη του πάγου, αλλά μπορεί επίσης να πληγώσει κύτταρα. Ένα πιο ήπιο μίγμα μπορεί να είναι πιο ασφαλές, αλλά μπορεί να μην κρατήσει την κατάσταση γυαλιού τόσο καλά.
Το πρακτικό ερώτημα δεν είναι αν η βιτριοποίηση φαίνεται κομψή. Είναι αν ο ιστός μπορεί να ψυχθεί με τρόπο που αφήνει λιγότερη ζημιά από ό,τι θα έκανε ο πάγος. Αυτό είναι ένας στενός και απαιτητικός στόχος. Είναι επίσης γιατί η standby, σταθεροποίηση, μεταφορά και περφόζηση έχουν τόσο μεγάλη σημασία στην κρυονική πρακτική. Η διαδικασία δεν είναι ένα δραματικό βήμα. Είναι μια αλυσίδα. Κάθε σύνδεση επηρεάζει το πόσο γρήγορα πέφτει η θερμοκρασία και πώς αντιδρά ο ισμός κατά μήκος της διαδρομής.
Ένα απλό παράδειγμα κάνει αυτό πιο εύκολο να το δει κανείς. Φανταστείτε ένα βάζο με ζαχαρούχο νερό που τοποθετείται σε ένα ψυγείο. Αν ψύχεται αργά, κρύσταλλοι σχηματίζονται στις άκρες και εξαπλώνονται προς τα μέσα. Αν ψύχεται αρκετά γρήγορα, και αν το μίγμα είναι αρκετά δυνατό, τα περιεχόμενα μπορούν να σκληρύνουν σε ένα καθαρό μαζικό σώμα σαν γυαλί αντί. Τώρα φανταστείτε ότι αυτό το βάζο δεν είναι ζαχαρούχο νερό αλλά fragile ισμός με αιμοφόρα αγγεία και κυτταρικές μεμβράνες. Τα στοιχήματα γίνονται πολύ πιο υψηλά, και το αποδεκτό περιθώριο για λάθος γίνεται πολύ μικρότερο.
Αυτό είναι επίσης γιατί οι ερευνητές έχουν εξετάσει την περφόζηση οργάνων, τη λειτουργία των αγγείων και τη ζημιά από ψύξη. Σε ορισμένα μελέτες σε ζώα και όργανα, καλύτερη συντήρηση έχει συσχετιστεί με πιο προσεκτικό έλεγχο του διαλύματος και της διαδικασίας ψύξης. Αυτά τα αποτελέσματα δεν είναι απόδειξη ανθρώπινης αναβίωσης. Είναι εργαστηριακά σημάδια ότι η δομή μπορεί μερικές φορές να προστατευθεί περισσότερο από ό,τι επέτρεπαν οι παλαιότερες μέθοδοι. Αυτό είναι χρήσιμο, αλλά δεν είναι μια υπόσχεση.
Ο όρος «σταθερότητα» μπορεί να sounding πιο στέρεος από ό,τι είναι. Σε αυτό το πλαίσιο, σημαίνει ότι η αμορφική κατάσταση αντιστέκεται σε αλλαγή για ένα χρόνο. Δεν σημαίνει μόνιμη ασφάλεια. Η θέρμανση μπορεί να αναιρέσει την κατάσταση αν γίνει άσχημα. Οι άνισες θερμοκρασίες μπορούν επίσης να προκαλέσουν trouble. Ένα δείγμα μπορεί να φαίνεται σταθερό σε μια στιγμή και ακόμα να είναι ευάλωτο σε cracking, devitrification, ή άλλη ζημιά αργότερα.
Εκεί είναι όπου η ειλικρίνεια έχει σημασία. Η κρυονική δεν είναι ένας αποδεδειγμένος τρόπος να συντηρήσεις ένα άτομο για πάντα. Είναι μια σοβαρή προσπάθεια να δώσεις στην μελλοντική ιατρική κάτι να δουλέψει πάνω στο. Το ερώτημα πίσω από τη σταθερότητα της αμορφικής κατάστασης είναι αν αρκετή δομή μπορεί να επιβιώσει των τρεχουσών ορίων έτσι ώστε η μεταγενέστερη επισκευή, αν ποτέ γίνει δυνατή, να έχει μια ευκαιρία. Αυτό είναι μια δυνατότητα, όχι μια εγγύηση.
Βρίσκω αυτή τη διάκριση αξίζει να κρατιέται στο μυαλό. Η ελπίδα είναι πιο ειλικρινής όταν γνωρίζει τι δεν ξέρει. Στην κρυονική, ο ρυθμός ψύξης είναι ένα από αυτά τα σκληρά γεγονότα που χωρίζουν τη φαντασία από την διαδικασία. Πολύ αργά, και οι κρύσταλλοι κερδίζουν. Αρκούντως γρήγορα, και με το σωστό μίγμα, ο ισμός μπορεί να εισέλθει σε μια κατάσταση σαν γυαλί που κρατά τη δομή καλύτερα.
Έτσι αυτή η μάθηση καταλήγει σε μια απλή ιδέα. Η σταθερότητα της αμορφικής κατάστασης εξαρτάται από τον ρυθμό ψύξης επειδή η ψύξη δίνει στα μόρια είτε χρόνο να οργανωθούν σε πάγο είτε καθόλου χρόνο. Μόλις αυτό είναι ξεκάθαρο, το υπόλοιπο της βιτριοποίησης κάνει περισσότερη λογική: τα χημικά, η μεταφορά, ο έλεγχος θερμοκρασίας, και η προσπάθεια να μειωθεί η ζημιά όλοι υπηρετούν αυτόν τον ίδιο στενό στόχο.
Ο αναγνώστης μπορεί τώρα να δει γιατί η ψύξη δεν είναι μια τεχνική υποσημείωση στην κρυονική. Είναι ένας από τους κύριους λόγους για τους οποίους ένα συντηρημένο δείγμα μπορεί να παραμείνει σαν γυαλί ή να αποτύχει σε πάγο. Αυτή η διαφορά είναι το κέντρο του προβλήματος, και επίσης το κέντρο της ελπίδας.
The Longer Horizon είναι όπου αυτός ο τύπος ερωτήματος παραμένει ορατός, χωρίς να pretending ότι μια σκληρή ερώτηση έχει μια εύκολη απάντηση.
Article by Lea Varga ·