Cryonics Questions and Choices
Miért keres egy ember, amikor a kriogenikát fontolgatja? A válasz egyszerűnek hangozhat: több időre. Ugyanakkor a kriogenika nem ad ígéretet a visszatérésre. Olyan, gondosan megtervezett esélyt kínál a jövőbeli javításra, amely olyan módszereken alapul, amelyek még mindig komoly korlátokkal rendelkeznek.
Ez a különbség számít. A remény csak akkor lehet őszinte, ha a ismeretlen részek láthatóak maradnak.
Mit próbál megvédeni a kriogenika
A kriogenika a jogi halál után kezdődik. Nem élő személy kezeléséről van szó. A cél az, hogy a testet vagy az agyat a lehető legjobb állapotban megőrizzük egy jövőbeli időpontra, amikor az orvosi eszközök kijavíthatják a kárt és helyreállíthatják a funkciót. Egy emberi kriogenikai páciens sem éledt fel még.
A munka lehűtéssel, a krioprotektáns keringetésével, szállítással és további hűtéssel kezdődik. A krioprotektáns egy kémiai keverék, amely segít csökkenteni a jégképződést. Enélkül a jégkristályok szétszakíthatják a sejteket és károsíthatják a finom szerkezeteket.
A fő célt vitrifikációnak nevezik. Egyszerűen kifejezve: a megmaradt víz üveg-szerű szilárd anyaggá válik, ahelyett, hogy közönséges jeget alkotna. A molekulák túl mozdulatlanok lesznek a normál kémiai reakciókhoz. Ezért állíthatják meg a nagyon alacsony hőmérsékletek a biológiai időt.
Az a hőmérséklet, ahol ez az üveg képződik, az üvegesedési átmeneti hőmérséklet, vagy Tg. Sok krioprotektáns keverék esetén ez közel -120°C. A folyékony nitrogén sokkal hidegebb, kb. -196°C.
Ez a hideg régóta hasznos. A jelenlegi rendszerek a pácienseket fém tokokban helyezik el nagy, izolált tartályokban, úgynevezett dewar-okban. A dewar folyékony nitrogént tart, amely hidegen tartja a pácienseket állandó elektromos hűtés nélkül.
Először ez ideális válasznak tűnik. A hideg megállítja a változást. A folyékony nitrogén hideg marad. A páciensek zártan maradnak.
A részletek azonban nehezebbek.
A probléma a dewar belsejében
Egy tok nem egységes hőmérsékletű felülről lefelé. Egy dewar-ban lévő tokkal végzett tesztek kb. 80°C-os külső hőmérséklet-különbséget mutattak. A tok belsejében a hőmérséklet kb. 3°C-kal ingadozott.
Ezt a különbséget a rétegződés okozza. A hideg folyadék és gáz nem terjed egyenletesen a tartályon keresztül. Tokok halmozásánál az alsók hidegebbek lehetnek, mint a felsők. A felső tokok melegebb környezetnek lehetnek kitéve, és extra hőt igényelhetnek.
A tárolási cél sokkal szorosabb. Ideális esetben a tok belsejének legfeljebb 1°C-kal kellene eltérnie. Egy széles külső gradiense ezt megnehezítheti.
Van egy másik aggály is. Több páciens osztozhat egy dewaron. A külső tok környezete ki teheti a megosztott folyékony nitrogént más tokok kórokozóinak. Ennek oka, hogy egy dewar összes folyékony nitrogénjét fertőzöttnek kell tekinteni. Ez befolyásolja a páciens biztonságát és a személyzet biztonságát.
Egy egyszerű példa mutatja, miért számít a probléma. Képzeljen el tíz tokot, amelyek egyetlen tartályban vannak egymásra rakva. Az alsó tokok a leghidegebb rész közelében vannak. A felső tokok melegebb gázban helyezkednek el. Egy rendszer, amely megvédi a felső tokot, túl sok hőt tolhat az alsó rész felé. Egy rendszer, amely megvédi az alsót, túl melegen hagyhatja a felsőt.
A feladat nem csupán az, hogy mindent hideg legyen. Hanem az, hogy minden részt a megfelelő módon lehűtsünk.
Egy másik tárolási ötlet
Egy javasolt megoldás a gőztárolás. Ebben a kialakításban a tokok a folyékony nitrogén kis medencéje feletti hideg nitrogéngázban ülnek. A célzott hőmérséklet lehet kb. -134°C, nem pedig -196°C.
Mindkét hőmérséklet jóval az alatt van, ahol a biológiai tevékenység normálisan folytatódhat. Ebből a szempontból a -130°C és a -196°C nagyjából ugyanúgy működhet. A hidegebb hőmérséklet nem mindig jobb, ha növeli a repedezést vagy kemény hőfeszültségeket hoz létre.
A vitrifikált anyag repedezhet, ha az üvegesedési pontja alá messze lehűtik. A glicerin-alapú védelem kb. -85°C alatt kezdhet repedezni. Egy másik keverék, amelyet B2C-nek hívnak, kb. -115°C alatt repedezhet. Ezekkel a keverékekkel kapcsolatos páciens-hőmérsékleti tartományok eltérhetnek.
Ez óvatos egyensúlyt teremt. A tárolásnak elég hidegnek kell lennie a biológiai változás megállításához. Ugyanakkor el kell kerülnie a felesleges stresszt a további hűtésből.
A gőztárolásnak ellenőrzést igényel. Kis fűtők elemek emelhetik a hőmérsékletet, ha szükséges. Érzékelők és vezérlők figyelhetik a tokokat. Ugyanakkor a rendszernek áramkimaradás esetén is működenie kell.
A legerősebb kialakítás valószínűleg kombinálja az aktív és passzív részeket. A fűtők elemek és vezérlők finom beállítást biztosítanak. Az izoláció, fémkeretek, gázmozgás és a folyadékmedence alakja alapvető stabilitást nyújtanak állandó áramellátás nélkül.
A ventilátorok nem könnyű megoldás. A közönséges ventilágcsapágyak kenőanyagokat használnak, amelyek lefagyhatnak kriogén hőmérsékleten. Más módokon kell mozgatni a gázt.
A tok kialakítása is számít. Az alumínium jól vezeti a hőt. A keret vastagsága, alakja és anyaga megváltoztathatja, ahogy a hideg áramlik a tokon keresztül. Az izoláció mennyisége és típusa újra megváltoztathatja az egyensúlyt.
A dewarba belépő gáz további kontrollproblémát hoz létre. Egy gáz- és folyadékelegy hirtelen hideget vihet a rendszerbe. Egy lehetséges megoldás, ha a folyadékot elválasztjuk a gáztól, mielőtt az belépne. Egy hulladékgáz-vonal segíthet. Ez az ötlet még tesztelést igényel.
A megbízhatóság a megőrzés része
Egy tárolórendszer csak akkor hasznos, ha éveken át működik. Ez többet jelent, mint egy kijelzőn alacsony hőmérséklet láttát.
Egy megbízható kialakítás két független vezérlőt használhat. Mindegyik kissé más tartományt figyel, de mindkettő ugyanarra a célra törekszik. Ha az egyik rendszer problémát észlel, riasztások figyelmeztetik a másikat.
A rendszernek kezelnie kell egy egyszeri meghibásodást is. Hőmérő szenzorok, fűtők elemek, vezérlők és mozgó alkatrészek mind tönkremehetnek. A biztonságosabb meghibásodási irány a hidegebb, nem pedig a melegebb. Ugyanakkor egy hidegebb meghibásodás továbbra is nehéz lehet észrevenni és javítani.
Az áramfelhasználás lehet szerény. Egy gőzrendszert becslések szerint kb. 15 watt páciensenként használna. Tíz páciens annyi energiát használna, mint egy izzó. Az létesítmény generátorai nagyobb meghibásodásokat támogathatnak, de az eszközfüggesség továbbra is költséget és komplexitást ad hozzá.
A gőztárolás költsége lehet kétszer-háromszorosa a folyékony nitrogén-tárolásnak. Több izolációt, több nitrogént és több fűtőelemet igényelhet. Ez megnehezítheti egyes emberek számára a finanszírozást.
Egy másik tervezett lépés az annealing (hőkezelés). Ez azt jelenti, hogy a megőrzött anyagot heteken vagy hónapokon keresztül lassan melegítjük. A cél a hőfeszültség enyhítése és a repedezés esélyének csökkentése. A tesztelés még folyamatban van.
Ezek a részletek távolinak tűnhetnek az emberi kérdéstől. Nem azok. Valaki, aki a kriogenikát keresi, reményt helyez egy technikai rendszerek láncába. Minden link számít: jogi időzítés, készenlét, hűtés, szállítás, krioprotektáns keringetés, tárolás, monitorozás és jövőbeli javítás.
E lánc egyetlen része sem ad biztonságot.
Ugyanakkor az bizonytalanság nem teszi értelmetlenné minden erőfeszítést. Megváltoztatja a szereplő remény típusát. Ez nem remény előrejelzésként. Hanem reményként egy lehetőség megőrzésére, amely másközben elveszne.
Mi válhat a kereső kérdésből
Az első kérdés gyakran: „Visszahoznám valaha?” A jelenlegi tudomány nem tud igennel válaszolni. Egy emberi kriogenikai páciens nem tért vissza, és a jövőbeli javításnak olyan problémákat kellene megoldania, amelyek messze túlmutatnak a jelenlegi orvosláson.
Egy gondosabb kérdés: „Meg tudja-e őrizni a mai megőrzés elég információt ahhoz, hogy a holnapi orvoslás dolgozhasson vele?” Még ennek a kérdésnek sincs bizonyított válasza. Ugyanakkor vizsgálható a hűtési módszerek, hőmérséklet-szabályozás, törési kockázat, szennyezés ellenőrzés, redundancia és költség segítségével.
Itt válik a keresés gyakorlativá. Elmozdul az ígérettől egy sor korlát felé. Egy ember megértheti, mit próbál megvédeni a rendszer, hol hibázhat, és miért folytatják az mérnökök a másik tárolási módszerek tesztelését.
Ennek a formának a reményét tisztelőbbnek találom. Nem kér senkitől, hogy figyelmen kívül hagyja a halált, vagy tegye úgy, mintha a technológia már megoldotta volna. Helyet hagy a kétségnek, gondos ítélőképességnek és annak a lehetőségének, hogy a jövőbeli tudomány kedvesebb lehet, mint a jelenlegi.
The Longer Horizon ragaszkodik egy világos kérdéshez a kriogenikával, a jövőbeli megőrzéssel és azzal kapcsolatban, mit jelenthet őszintén a remény. Számomra ez a kérdés nyitva marad, mert az tények nehezek, nem pedig azért, mert könnyűek.
Article by Lea Varga ·