Cryonics Questions and Choices
Τι αναζητά ένα άτομο όταν σκέφτεται την κρυογονική; Η απάντηση μπορεί να ακούγεται απλή: περισσότερο χρόνο. Ωστόσο, η κρυογονική δεν υπόσχεται επιστροφή. Προσφέρει μια προσεκτικά σχεδιασμένη ευκαιρία για μελλοντική αποκατάσταση, βασισμένη σε μεθόδους που έχουν ακόμη σοβαρά όρια.
Αυτή η διαφορά έχει σημασία. Η ελπίδα μπορεί να είναι ειλικρινής μόνο όταν τα άγνωστα στοιχεία παραμένουν ορατά.
Τι προσπαθεί να προστατεύσει η κρυογονική
Η κρυογονική ξεκινά μετά τον νομικό θάνατο. Δεν είναι θεραπεία για ζωντανό άτομο. Στόχος είναι η διατήρηση του σώματος ή του εγκεφάλου όσο το δυνατόν καλύτερα, για έναν μελλοντικό χρόνο όπου τα ιατρικά εργαλεία ενδέχεται να επισκευάσουν τη ζημιά και να αποκαταστήσουν τη λειτουργία. Κανένας ασθενής κρυογονικής ανθρώπου δεν έχει αναστηθεί.
Η εργασία ξεκινά με την ψύξη, την κυκλοφορία του κρυοπροστατευτικού, τη μεταφορά και την περαιτέρω ψύξη. Ένα κρυοπροστατευτικό είναι ένα χημικό μίγμα που βοηθά στη μείωση του σχηματισμού πάγου. Χωρίς αυτό, οι κρύσταλλοι πάγου μπορούν να ραγίσουν τα κύτταρα και να προκαλέσουν βλάβες σε ευαίσθητες δομές.
Ο κύριος στόχος ονομάζεται βιτριοποίηση. Με απλά λόγια, το υπόλοιπο νερό γίνεται ένα γυαλί-σαν στερεό αντί να σχηματίσει συνηθισμένο πάγο. Τα μόρια γίνονται πολύ ακίνητα για κανονικές χημικές αντιδράσεις. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο οι πολύ χαμηλές θερμοκρασίες μπορούν να σταματήσουν τον βιολογικό χρόνο.
Η θερμοκρασία όπου σχηματίζεται αυτό το γυαλί ονομάζεται θερμοκρασία μετάβασης γυαλιού, ή Tg. Για πολλά μίγματα κρυοπροστατευτικών, βρίσκεται κοντά στους -120°C. Άζωτο σε υγρή μορφή είναι πολύ πιο κρύο, περίπου στους -196°C.
Αυτό το κρύο έχει φανεί χρήσιμο για μεγάλο χρονικό διάστημα. Τα τρέχοντα συστήματα τοποθετούν τους ασθενείς σε μεταλλικούς θαλάμους μέσα σε μεγάλα μονωμένα δοχεία που ονομάζονται dewars. Το dewar περιέχει υγρό άζωτο, το οποίο κρατά τους ασθενείς κρύους χωρίς να απαιτείται συνεχής ηλεκτρική ψύξη.
Στην αρχή, αυτό ακούγεται κοντά σε μια ιδανική απάντηση. Το κρύο σταματά την αλλαγή. Το υγρό άζωτο παραμένει κρύο. Ο ασθενής παραμένει κλειδωμένος.
Οι λεπτομέρειες είναι πιο δύσκολες.
Το πρόβλημα μέσα στο dewar
Ένας θάλαμος δεν έχει μία ενιαία θερμοκρασία από πάνω προς τα κάτω. Δοκιμές με έναν θάλαμο σε ένα dewar έδειξαν μια διαφορά εξωτερικής θερμοκρασίας περίπου 80°C. Η θερμοκρασία μέσα στον θάλαμο ποικίλλει κατά περίπου 3°C.
Αυτή η διαφορά προέρχεται από στρωματοποίηση. Το κρύο υγρό και αέριο δεν διασπώνται ομοιόμορφα μέσα στο δοχείο. Σε μια στοίβα θαλάμων, οι κατώτεροι μπορεί να γίνουν πιο κρύοι από τους ανώτερους. Οι ανώτεροι θάλαμοι μπορεί να αντιμετωπίζουν θερμότερες συνθήκες και να χρειάζονται επιπλέον θερμότητα.
Ο στόχος αποθήκευσης είναι πολύ πιο αυστηρός. Ιδανικά, η διαφορά μέσα σε έναν θάλαμο θα ήταν λιγότερη από 1°C. Ένα ευρύ εξωτερικό βαθμίδωμα μπορεί να το καθιστά δύσκολο.
Υπάρχει ένα άλλο θέμα. Πολλοί ασθενείς μπορεί να μοιράζονται ένα dewar. Το εξωτερικό περιβάλλον του θαλάμου μπορεί να εκθέσει το κοινό υγρό άζωτο σε παθογόνα από έναν άλλον θάλαμο. Για αυτόν τον λόγο, όλο το υγρό άζωτο σε ένα dewar πρέπει να θεωρείται μολυσμένο. Αυτό επηρεάζει την ασφάλεια των ασθενών και την ασφάλεια του προσωπικού.
Ένα απλό παράδειγμα δείχνει γιατί το πρόβλημα έχει σημασία. Φανταστείτε δέκα θαλάμους στοιβαγμένους σε ένα δοχείο. Οι κατώτεροι θάλαμοι βρίσκονται κοντά στο πιο κρύο μέρος. Οι ανώτεροι θάλαμοι βρίσκονται σε θερμότερο αέριο. Ένα σύστημα που διατηρεί ασφαλή τον ανώτερο θάλαμο μπορεί να ωθήσει υπερβολική θερμότητα προς τα κάτω. Ένα σύστημα που προστατεύει τον κατώτερο μπορεί να αφήσει τον ανώτερο πολύ ζεστό.
Η εργασία δεν είναι απλώς να γίνει τα πάντα κρύα. Είναι να γίνει κάθε μέρος κρύο με τον σωστό τρόπο.
Μια διαφορετική ιδέα αποθήκευσης
Μια προτεινόμενη απάντηση είναι η αποθήκευση με ατμό. Σε αυτόν τον σχεδιασμό, οι θάλαμοι βρίσκονται σε κρύο αέριο αζώτου πάνω από μια μικρή πισίνα υγρού αζώτου. Η στόχος θερμοκρασίας μπορεί να είναι περίπου στους -134°C αντί για -196°C.
Και οι δύο θερμοκρασίες είναι μακριά κάτω από το σημείο όπου η βιολογική δραστηριότητα μπορεί να συνεχίσει κανονικά. Από αυτή την άποψη, οι -130°C και οι -196°C μπορούν να λειτουργούν με πολλούς τρόπους παρόμοια. Η πιο κρύα θερμοκρασία δεν είναι πάντα καλύτερη αν αυξάνει τις ρωγμές ή δημιουργεί σκληρά θερμικά τεταμένα σημεία.
Το βιτριοποιημένο υλικό μπορεί να ραγίσει όταν ψύχεται πολύ κάτω από το σημείο μετάβασης γυαλιού του. Η προστασία με βάση τη γλυκερόλη μπορεί να αρχίσει να ραγίζει κάτω από περίπου -85°C. Ένα άλλο μίγμα, γνωστό ως B2C, μπορεί να ραγίσει κάτω από περίπου -115°C. Οι περιοχές θερμοκρασίας ασθενών που συνδέονται με αυτά τα μίγματα μπορεί να διαφέρουν.
Αυτό δημιουργεί μια προσεκτική ισορροπία. Η αποθήκευση πρέπει να είναι αρκετά κρύα για να σταματήσει τη βιολογική αλλαγή. Πρέπει επίσης να αποφύγει περιττά τεταμένα σημεία από περαιτέρω ψύξη.
Η αποθήκευση με ατμό χρειάζεται έλεγχο. Μικροί θερμαντήρες μπορούν να αυξήσουν τη θερμοκρασία όταν χρειάζεται. Αισθητήρες και ελεγκτές μπορούν να παρακολουθούν τους θαλάμους. Ωστόσο, το σύστημα πρέπει να λειτουργήσει και μέσω διακοπών ρεύματος.
Ο ισχυρότερος σχεδιασμός μπορεί να συνδυάσει ενεργά και παθητικά μέρη. Οι θερμαντήρες και οι ελεγκτές παρέχουν λεπτομερή προσαρμογή. Η μόνωση, τα μεταλλικά πλαίσια, η κίνηση του αερίου και το σχήμα της πισίνας υγρού παρέχουν βασική σταθερότητα χωρίς σταθερή ενέργεια.
Οι ανεμιστήρες δεν είναι μια εύκολη απάντηση. Τα κοινά λαδιώματα των ανεμιστήρων χρησιμοποιούν λιπαντικά που μπορούν να παγώσουν σε κρυογενικές θερμοκρασίες. Χρειάζονται άλλοι τρόποι μετακίνησης του αερίου.
Ο σχεδιασμός του θαλάμου έχει επίσης σημασία. Το αλουμίνιο spread (διαδίδει) τη θερμότητα καλά. Το πάχος, το σχήμα και το υλικό του πλαισίου μπορούν να αλλάξουν πώς κινείται το κρύο μέσα στον θάλαμο. Η ποσότητα και ο τύπος της μόνωσης μπορούν να αλλάξουν ξανά την ισορροπία.
Το αέριο που εισέρχεται στο dewar δημιουργεί ένα άλλο πρόβλημα ελέγχου. Ένα μίγμα αερίου και υγρού μπορεί να φέρνει ξαφνικό κρύο στο σύστημα. Μια πιθανή απάντηση είναι να χωριστούν το υγρό από το αέριο πριν το αέριο εισέλθει. Μια γραμμή αερίου απόβλητων θα μπορούσε να βοηθήσει. Αυτή η ιδέα χρειάζεται ακόμα δοκιμές.
Η αξιοπιστία είναι μέρος της διατήρησης
Ένα σύστημα αποθήκευσης είναι χρήσιμο μόνο αν συνεχίζει να λειτουργεί για χρόνια. Αυτό σημαίνει περισσότερα από το να έχει μια χαμηλή θερμοκρασία σε μία οθόνη.
Ένας αξιόπιστος σχεδιασμός μπορεί να χρησιμοποιήσει δύο ανεξάρτητους ελεγκτές. Κάθε ένας θα παρακολουθεί ελαφρώς διαφορετικό εύρος, αλλά και οι δύο θα στοχεύουν στον ίδιο στόχο. Αν ένα σύστημα δει ένα πρόβλημα, οι συναγερμοί θα ειδοποιήσουν τον άλλον.
Το σύστημα χρειάζεται επίσης να χειριστεί μια μεμονωμένη αποτυχία. Οι αισθητήρες θερμοκρασίας, οι θερμαντήρες, οι ελεγκτές και τα κινητά μέρη μπορούν όλα να αποτύχουν. Η πιο ασφαλής κατεύθυνση αποτυχίας είναι προς το κρύο αντί για το ζεστό. Ωστόσο, μια αποτυχία προς το κρύο μπορεί να είναι δύσκολο να ανιχνευθεί και να διορθωθεί.
Η χρήση ενέργειας μπορεί να είναι μέτρια. Ένα σύστημα ατμού έχει εκτιμηθεί σε περίπου 15 watts ανά ασθενή. Δέκα ασθενείς θα χρησιμοποιούσαν περίπου όσο η ενέργεια μιας λάμπας. Οι γεννήτριες εγκαταστάσεων μπορούν να υποστηρίξουν μεγαλύτερες αποτυχίες, αλλά η εξάρτηση από τον εξοπλισμό προσθέτει κόστος και πολυπλοκότητα.
Η αποθήκευση με ατμό μπορεί να κοστίζει δύο ή τρεις φορές περισσότερο από την αποθήκευση με υγρό άζωτο. Μπορεί να χρειάζεται περισσότερη μόνωση, περισσότερο άζωτο και περισσότερους θερμαντήρες. Αυτό θα μπορούσε να το κάνει πιο δύσκολο για κάποια άτομα να το πληρώσουν.
Ένα άλλο προγραμματισμένο βήμα είναι η απαγωγή τάσεων (annealing). Αυτό σημαίνει να ζεσταθεί το διατηρημένο υλικό αργά over weeks or months. Ο σκοπός είναι να μειώσει τη θερμική τάση και να μειώσει την πιθανότητα ρωγμών. Οι δοκιμές είναι ακόμη σε εξέλιξη.
Αυτές οι λεπτομέρειες μπορεί να φαίνονται μακριά από την ανθρώπινη ερώτηση. Δεν είναι. Κάποιος που αναζητά κρυογονική τοποθετεί την ελπίδα μέσα σε μια αλυσίδα τεχνικών συστημάτων. Κάθε σύνδεση έχει σημασία: νομικός χρόνος, εφεδρεία, ψύξη, μεταφορά, κυκλοφορία κρυοπροστατευτικού, αποθήκευση, παρακολούθηση και μελλοντική αποκατάσταση.
Κανένα μέρος αυτής της αλυσίδας δεν δίνει βεβαιότητα.
Παρόλα αυτά, η αβεβαιότητα δεν κάνει κάθε προσπάθεια άχρηστη. Αλλάζει τον τύπο της εμπλεκόμενης ελπίδας. Αυτή δεν είναι ελπίδα ως πρόβλεψη. Είναι ελπίδα ως λόγος να διατηρηθεί μια δυνατότητα που αλλιώς θα χανόταν.
Τι μπορεί να γίνει η ερώτηση αναζήτησης
Η πρώτη ερώτηση είναι συχνά, «Θα μπορούσα ποτέ να επιστρέψω;» Η τρέχουσα επιστήμη δεν μπορεί να απαντήσει ναι. Κανένας ασθενής κρυογονικής ανθρώπου δεν επέστρεψε, και η μελλοντική αποκατάσταση θα χρειαζόταν να λύσει προβλήματα πολύ πέρα από την τρέχουσα ιατρική.
Μια πιο προσεκτική ερώτηση είναι, «Μπορεί η σημερινή διατήρηση να κρατήσει αρκετές πληροφορίες ώστε η ιατρική του αύριο να δουλέψει μαζί τους;» Ακόμα και αυτή η ερώτηση δεν έχει αποδεδειγμένη απάντηση. Μπορεί όμως να εξεταστεί μέσω μεθόδων ψύξης, ελέγχου θερμοκρασίας, κινδύνου θραύσης, ελέγχου μόλυνσης, επικάλυψης και κόστους.
Εκεί είναι όπου η αναζήτηση γίνεται πρακτική. Απομακρύνεται από μια υπόσχεση και προς ένα σύνολο ορίων. Ένα άτομο μπορεί να κατανοήσει τι προσπαθεί να προστατεύσει το σύστημα, πού μπορεί να αποτύχει, και γιατί οι μηχανικοί συνεχίζουν να δοκιμάζουν άλλες μεθόδους αποθήκευσης.
Βρίσω αυτή τη μορφή ελπίδας πιο σεβαστή. Δεν ζητά από κανέναν να αγνοήσει τον θάνατο ή να υποδυθεί ότι η τεχνολογία την έχει ήδη λύσει. Αφήνει χώρο για αμφιβολία, προσεκτική κρίση, και τη δυνατότητα ότι η μελλοντική γνώση μπορεί να είναι πιο ευγενική από την τρέχουσα γνώση.
Το Longer Horizon κρατείται από μία καθαρή ερώτηση σχετικά με την κρυογονική, τη μελλοντική διατήρηση, και τι μπορεί ειλικρινά να σημαίνει η ελπίδα. Για εμένα, αυτή η ερώτηση παραμένει ανοιχτή επειδή τα γεγονότα είναι δύσκολα, όχι επειδή είναι εύκολα.
Article by Lea Varga ·