Cryonics Questions and Choices
Stabilność stanu bezpostaciowego zależy od szybkości chłodzenia
Co sprawia, że zachowany próbeczek pozostaje w stanie szklanym, zamiast zamieniać się w lód?
To jest prawdziwe pytanie stojące za stabilnością amorficzną. W kriopercepcji ma to znaczenie, ponieważ stan podobny do szkła może utrzymać strukturę na miejscu znacznie lepiej niż kryształy lodu. Jednak ten stan jest kruchy. Zależy on od tego, jak szybko schładzany jest materiał, co zawiera i jak starannie zarządzana jest temperatura.
Stan bezpostaciowy oznacza, że woda i substancje rozpuszczone nie osiadły w postaci kryształów. Zamiast tego zamarzły w nieuporządkowane ciało stałe. Pomyśl o miodzie pozostawionym w zimnym pomieszczeniu. Może stwardnieć bez tworzenia regularnych kryształów. Prosty roztwór cukru może zrobić to samo. W nauce, gdy schładzana ciecz staje się szklakowata, nazywa się to witrifikacją.
Szybkość chłodzenia jest pierwszym kluczowym czynnikiem. Jeśli chłodzenie jest zbyt wolne, cząsteczki wody mają czas na ułożenie się i utworzenie lodu. Jeśli chłodzenie jest wystarczająco szybkie, tracą tę szansę. Zostają uwięzione w miejscu, zanim kryształy zdążą wyrosnąć. Dlatego ten sam roztwór może zachowywać się na dwa zupełnie różne sposoby, w zależności od tempa chłodzenia.
Nie jest to drobny szczegół. To różnica między strukturą zablokowaną w miejscu a taką, która zostaje rozerwana przez wzrost kryształów. W kriopercepcji celem jest wiernie zachowanie drobnej struktury biologicznej po ogłoszeniu śmierci prawnej. Lód jest słabym pomocnikiem w tym zadaniu. Może się rozszerzać i deformować delikatną tkankę. Stan podobny do szkła unika większości tych uszkodzeń.
Jednak sama prędkość nie rozwiązuje wszystkich problemów. Próbeczek schładzany szybko może nadal zawieść, jeśli roztwór nie nadaje się do witrifikacji. Dodaje się cryoprotektanty (środki chroniące przed mrózkiem), aby zmniejszyć szansę na powstanie lodu. Są to chemikalia takie jak dimetylosulfotlenek, glikol etylenowy i inne środki stosowane w różnych mieszaninach. Pomagają one, ale również przynoszą własne problemy, w tym toksyczność i stres dla komórek.
Dlatego biologię kriogeniczną poświęcono tak wiele wysiłku na obu stronach problemu. Jedna strona jest fizyczna. Jak utrzymać próbeczek w stanie bezpostaciowym? Druga strona jest biologiczna. Jak uniknąć uszkodzenia tkanki podczas tego procesu? Te dwa cele kolidują ze sobą. Silniejsza mieszanina może pomóc zapobiec lodowi, ale może również uszkodzić komórki. Delikatniejsza mieszanina może być bezpieczniejsza, ale może gorzej utrzymywać stan szklakowaty.
Praktyczne pytanie nie brzmi: czy witrifikacja brzmi elegancko. Pytanie brzmi: czy tkankę można ochłodzić w sposób, który pozostawi mniej uszkodzeń niż zrobiłby to lód. Jest to wąski i wymagający cel. To właśnie dlatego tak ważne w praktyce kriopercepcji są gotowość, stabilizacja, transport i perfuzja. Proces nie jest jednym dramatycznym krokiem. Jest to łańcuch. Każde ogniwo wpływa na to, jak szybko spada temperatura i jak tkanka reaguje w trakcie całego procesu.
Prosty przykład ułatwia to zrozumienie. Wyobraź sobie słoik z wodą cukrową umieszczony w zamrażarce. Jeśli ostudza się go powoli, kryształy tworzą się na krawędziach i rozprzestrzeniają w kierunku środka. Jeśli ostudzi się go wystarczająco szybko i jeśli mieszanina jest wystarczająco silna, zawartość może stwardnieć w przejrzystą masę przypominającą szkło. Teraz wyobraź sobie, że ten słoik nie zawiera wody cukrowej, ale delikatnej tkanki z naczyniami krwionośnymi i błonami komórkowymi. Stawki stają się znacznie wyższe, a dopuszczalny margines błędu znacznie mniejszy.
Dlatego też badacze przeanalizowali perfuzję narządów, funkcję naczyń krwionośnych i urazy związane z chłodzeniem. W niektórych badaniach na zwierzętach i organach lepsze zachowanie było powiązane z bardziej ostrożną kontrolą roztworu i procesu chłodzenia. Wyniki te nie są dowodem na wskrzeszenie ludzi. Są to oznaki laboratoryjne, które pokazują, że struktura może być czasem chroniona lepiej niż pozwalały na to starsze metody. To jest użyteczne, ale nie jest obietnicą.
Termin „stabilność” może brzmieć pewniej, niż jest w rzeczywistości. W tym kontekście oznacza, że stan bezpostaciowy opiera się zmianom przez pewien czas. Nie oznacza to trwałego bezpieczeństwa. Rozgrzewanie może cofnąć stan, jeśli zostanie wykonane niewłaściwie. Nierównomierne temperatury mogą również powodować problemy. Próbeczek może wyglądać na stabilny w danej chwili, a jednocześnie być podatny na pękanie, dewitrifikację lub inne uszkodzenia później.
Właśnie tu liczy się uczciwość. Kriopercepcja nie jest udowodnioną metodą wiecznego zachowania osoby. Jest poważną próbą dostarczenia przyszłej medycynie czegoś, nad czym można pracować. Pytanie stojące za stabilnością amorficzną dotyczy tego, czy wystarczająca ilość struktury przetrwa obecne ograniczenia, aby naprawa, jeśli kiedykolwiek stanie się możliwa, miała szansę. Jest to możliwość, a nie gwarancja.
Uważam, że to rozróżnienie jest warte utrzymania w świadomości. Nadzieja jest bardziej uczciwa, gdy wie, czego nie wie. W kriopercepcji szybkość chłodzenia jest jednym z tych trudnych faktów, które oddzielają fantazję od procedury. Zbyt wolno, a kryształy wygrywają. Wystarczająco szybko i z odpowiednią mieszaniną, tkanka może wejść w stan podobny do szkła, który lepiej utrzymuje strukturę.
Tak więc ta lekcja sprowadza się do prostej idei. Stabilność stanu bezpostaciowego zależy od szybkości chłodzenia, ponieważ chłodzenie daje cząsteczkom albo czas na ułożenie się w lód, albo żaden czas w ogóle. Gdy to jest jasne, reszta witrifikacji nabiera większego sensu: chemikalia, transport, kontrola temperatury i wysiłek na rzecz redukcji uszkodzeń służą temu samemu wąskiemu celowi.
Czytelnik może teraz zobaczyć, dlaczego chłodzenie nie jest technicznym przypisem w kriopercepcji. Jest jednym z głównych powodów, dla których zachowana próbka może pozostać w stanie szklanym lub zawieść i zamienić się w lód. Ta różnica jest centrum problemu, a także centrum nadziei.
The Longer Horizon to miejsce, w którym tego rodzaju pytania pozostają widoczne, bez udawania, że trudne pytanie ma łatwą odpowiedź.
Article by Lea Varga ·