Cryonics Questions and Choices
Magazyn Cryonics odpowiada na pytanie o poszukiwanie
Czego szuka osoba rozważająca krioprezerwację? Odpowiedź może brzmieć prosto: więcej czasu. Jednak krioprezerwacja nie oferuje obietnicy powrotu. Oferuje starannie zaplanowaną szansę na przyszłą naprawę, opartą na metodach, które nadal mają poważne ograniczenia.
Ta różnica ma znaczenie. Nadzieja może być uczciwa tylko wtedy, gdy nieznane elementy pozostają widoczne.
Czym próbuje chronić krioprezerwacja
Krioprezerwacja rozpoczyna się po prawnym zgonie. Nie jest to leczenie osoby żyjącej. Celem jest jak najlepsze zachowanie ciała lub mózgu na przyszły czas, w którym narzędzia medyczne mogą naprawić szkody i przywrócić funkcje. Żaden pacjent poddany krioprezerwacji nie został wskrzeszony.
Praca zaczyna się od schładzania, krążenia środka przeciwko zamrażaniu, transportu i dalszego schładzania. Środek przeciwko zamrażaniu to mieszanina chemiczna, która pomaga zmniejszyć tworzenie się lodu. Bez niego kryształy lodu mogą rozedrzeć komórki i uszkodzić delikatne struktury.
Głównym celem jest witrifikacja. Mówiąc prostymi słowami, pozostała woda staje się szklistym ciałem stałym zamiast tworzyć zwykły lód. Cząsteczki stają się zbyt nieruchome dla normalnych reakcji chemicznych. To dlatego bardzo niskie temperatury mogą zatrzymać biologiczny czas.
Temperatura, w której formuje się to szkło, nazywana jest temperaturą przejścia szklanego, czyli Tg. Dla wielu mieszanin środków przeciwko zamrażaniu wynosi ona około -120°C. Azot ciekły jest znacznie zimniejszy, około -196°C.
To zimno było przez długi czas użyteczne. Obecne systemy umieszczają pacjentów w metalowych kapsułach wewnątrz dużych izolowanych pojemników zwanych dewarami. Dewar zawiera azot ciekły, który utrzymuje pacjentów zimno bez potrzeby stałego elektrycznego chłodzenia.
Na pierwszy rzut oka brzmi to blisko do idealnej odpowiedzi. Zimno zatrzymuje zmiany. Azot ciekły pozostaje zimny. Pacjent pozostaje zamknięty.
Szczegóły są trudniejsze.
Problem wewnątrz dewara
Kapsuła nie ma jednej, stałej temperatury od góry do dołu. Testy z kapsułą w dewarze wykazały różnicę temperatur zewnętrznych wynoszącą około 80°C. Temperatura wewnątrz kapsuły zmieniała się o około 3°C.
Różnica ta wynika ze stratyfikacji. Zimny ciecz i gaz nie rozprzestrzeniają się równomiernie w pojemniku. W stosie kapsuł te dolne mogą stać się zimniejsze niż górne. Górne kapsuły mogą napotykać cieplejsze otoczenie i wymagać dodatkowego ciepła.
Cel przechowywania jest znacznie ściślejszy. Idealnie wewnętrzna część kapsuły powinna różnić się mniej niż o 1°C. Szeroki gradient zewnętrzny może utrudnić ten cel.
Istnieje inne obawy. Kilku pacjentów może dzielić jeden dewar. Otoczenie zewnętrznej kapsuły może wystawić wspólny azot ciekły na patogeny z innej kapsuły. Z tego powodu cały azot ciekły w dewarze musi być traktowany jako skażony. Ma to wpływ na bezpieczeństwo pacjentów i personelu.
Prosty przykład pokazuje, dlaczego problem ma znaczenie. Wyobraź sobie dziesięć kapsuł ułożonych w jednym pojemniku. Dolne kapsuły znajdują się w najzimniejszej części. Górne kapsuły znajdują się w cieplejszym gazie. System, który utrzymuje bezpieczną temperaturę dla górnej kapsuły, może dostarczyć zbyt dużo ciepła do dolnej części. System, który chroni dolną część, może pozostawić górną zbyt ciepłą.
Zadaniem nie jest po prostu zrobienie wszystkiego zimnym. Jest sprawienie, aby każda część była zimna w odpowiedni sposób.
Inny pomysł na przechowywanie
Jedną proponowaną odpowiedzią jest przechowywanie w parze. W tym projekcie kapsuły znajdują się w zimnym gazie azotu nad małą kałużą azotu ciekłego. Docelowa temperatura może wynosić około -134°C, a nie -196°C.
Oba te tempertury są znacznie poniżej punktu, w którym aktywność biologiczna może kontynuować się normalnie. Z tego punktu widzenia -130°C i -196°C mogą działać w podobny sposób. Chłodniejsza temperatura nie zawsze jest lepsza, jeśli zwiększa pęknięcia lub powoduje trudne naprężenia termiczne.
Witryfikowany materiał może pękać, gdy jest chłodzony znacznie poniżej jego punktu przejścia szklanego. Ochrona na bazie glicerolu może zacząć pękać poniżej około -85°C. Inna mieszanina, znana jako B2C, może pękać poniżej około -115°C. Zakresy temperatur pacjentów związane z tymi mieszaninami mogą się różnić.
Tworzy to ostrożny balans. Przechowywanie musi być na tyle zimne, aby zatrzymać zmiany biologiczne. Musi również unikać zbędnego stresu wynikającego z dalszego chłodzenia.
Przechowywanie w parze wymaga kontroli. Małe grzejniki mogą podnosić temperaturę, gdy jest to potrzebne. Czujniki i kontrolery mogą obserwować kapsuły. Jednak system musi działać również podczas awarii zasilania.
Najmocniejszy projekt może łączyć aktywne i pasywne części. Grzejniki i kontrolery zapewniają precyzyjną regulację. Izolacja, metalowe ramy, ruch gazu i kształt kałuży ciekłej zapewniają podstawową stabilność bez ciągłego zasilania.
Wentylatory nie są łatwym rozwiązaniem. Zwykłe łożiska wentylatorów używają smarów, które mogą zamarzać w temperaturach kriogenicznych. Potrzebne są inne sposoby poruszania gazem.
Projekt kapsuły również ma znaczenie. Aluminium dobrze rozprowadza ciepło. Grubość, kształt i materiał ramy mogą zmienić sposób przenikania zimna przez kapsułę. Ilość i rodzaj izolacji mogą ponownie zmienić bilans.
Gaz wchodzący do dewara tworzy kolejny problem kontrolny. Mieszanina gazu i cieczy może wprowadzić nagłe zimno do systemu. Jedną z możliwych odpowiedzi jest oddzielenie cieczy od gazu przed wejściem gazu. Linia odpadowa gazu mogłaby pomóc. Ten pomysł wciąż potrzebuje testowania.
Niezawodność jest częścią konserwacji
System przechowywania jest użyteczny tylko wtedy, gdy działa latami. Oznacza to więcej niż posiadanie niskiej temperatury na jednym wyświetlaczu.
Niezawodny projekt może używać dwóch niezależnych kontrolerów. Każdy z nich obserwowałby nieco inny zakres, ale oba dążyłyby do tego samego celu. Jeśli jeden system zauważy problem, alarmy ostrzegą drugi.
System musi również obsłużyć pojedynczą awarię. Czujniki temperatury, grzejniki, kontrolery i ruchome części mogą zawodzić. Bezpieczniejszym kierunkiem awarii jest zimno, a nie ciepło. Jednak awaria w kierunku zimna może nadal być trudna do wykrycia i poprawienia.
Użycie energii może być skromne. Szacuje się, że system parowy zużywa około 15 watów na pacjenta. Dziesięciu pacjentów zużywałoby tyle samo mocy co jedna żarówka. Agregaty w obiektach mogą obsługiwać większe awarie, ale zależność od sprzętu nadal dodaje kosztów i złożoności.
Przechowywanie w parze może kosztować dwa lub trzy razy więcej niż przechowywanie w azocie ciekłym. Może wymagać więcej izolacji, więcej azotu i więcej grzejników. Może to sprawić, że będzie ono trudniejsze do sfinansowania dla niektórych osób.
Innym planowanym krokiem jest odpuścianie (annealing). Oznacza to powolne ogrzewanie konserwowanego materiału przez tygodnie lub miesiące. Celem jest złagodzenie naprężeń termicznych i zmniejszenie ryzyka pęknięć. Testy wciąż trwają.
Te szczegóły mogą wydawać się odległe od ludzkiego pytania. Nie są. Ktoś szukający krioprezerwacji umieszcza nadzieję w łańcuchu systemów technicznych. Każde ogniwo ma znaczenie: prawny timing, gotowość, schładzanie, transport, krążenie środka przeciwko zamrażaniu, przechowywanie, monitorowanie i przyszła naprawa.
Żadna część tego łańcucha nie daje pewności.
Mimo to niepewność nie sprawia, że każde wysiłki są bezcelowe. Zmienia rodzaj zaangażowanej nadziei. To nie jest nadzieja jako prognoza. To jest nadzieja jako powód do zachowania możliwości, która w przeciwnym razie byłaby utracona.
Jak może stać się pytanie o poszukiwanie
Pierwsze pytanie to często: „Czy kiedykolwiek mógłbym wrócić?” Współczesna nauka nie może odpowiedzieć twierdząco. Żaden pacjent poddany krioprezerwacji nie wrócił, a przyszła naprawa musiałaby rozwiązać problemy daleko wykraczające poza współczesną medycynę.
Bardziej uważnym pytaniem jest: „Czy dzisiejsza konserwacja może utrzymać wystarczająco informacji, aby medycyna jutra mogła z nimi pracować?” Nawet to pytanie nie ma udowodnionej odpowiedzi. Można je jednak badać poprzez metody chłodzenia, kontrolę temperatury, ryzyko pęknięć, kontrolę zanieczyszczeń, redundancję i koszty.
Tam właśnie poszukiwanie staje się praktyczne. Oddala się od obietnicy i zbliża do zestawu ograniczeń. Osoba może zrozumieć, co system próbuje chronić, gdzie może zawieść i dlaczego inżynierowie ciągle testują inne metody przechowywania.
Znajduję tę formę nadzieji bardziej szanującą. Nie prosi nikogo o ignorowanie śmierci ani udawanie, że technologia już ją rozwiązała. Pozostawia miejsce na wątpliwości, ostrożne osądzanie i możliwość, że przyszła wiedza może być łaskawsza niż obecna wiedza.
The Longer Horizon trzyma się jednego jasnego pytania o krioprezerwację, przyszłą konserwację i to, co nadzieja może uczciwie oznaczać. Dla mnie to pytanie pozostaje otwarte, ponieważ fakty są trudne, a nie dlatego, że są łatwe.
Article by Lea Varga ·