Cryonics Questions and Choices
Čo človek hľadá, keď uvažuje o kriogenike? Odpoveď sa môže zdať jednoduchá: viac času. Kriogenika však nesľubuje návrat. Ponúka starostlivo plánovanú šancu na budúce opravy, založenú na metódach, ktoré majú stále vážne limity.
Tento rozdiel má význam. Nádej môže byť úprimná len vtedy, ak sú neznáme časti viditeľné.
Čo kriogenika snaží chrániť
Kriogenika začína po právnej smrti. Nie je to liečba pre živú osobu. Cieľom je zachovať telo, alebo mozog, čo najlepšie pre budúci čas, kedy by lekárske nástroje mohli opraviť poškodenie a obnoviť funkcie. Žiadny pacient v ľudskej kriogenike ešte nebol oživený.
Práca začína chladením, cirkuláciou kryoprotektantu, transportom a ďalším chladením. Kryoprotektant je chemická zmes, ktorá pomáha znižovať tvorbu ľadu. Bez neho môžu kryštály ľadu roztrhať bunky a poškodiť jemné štruktúry.
Hlavným cieľom je vitrifikácia. Jednoducho povedané, zvyšková voda sa stáva sklovitým pevným telom namiesto tvorby bežného ľadu. Molekuly sú príliš nehybné na normálne chemické reakcie. Preto veľmi nízke teploty dokážu zastaviť biologický čas.
Teplota, pri ktorej sa tento sklo vytvára, sa nazýva teplota skelného prechodu, alebo Tg. Pre mnohé zmesi kryoprotektantov je blízko -120°C. Kvapalný dusík je oveľa chladnejší, približne -196°C.
Toto chladenie bolo dlhodobo užitočné. Aktuálne systémy umiestňujú pacientov do kovových kapsúl vo veľkých izolovaných nádobách nazývaných dewarové nádoby (dewary). Dewar obsahuje kvapalný dusík, ktorý drží pacientov v chlade bez potreby neustáleho elektrického chladenia.
Na prvý pohľad to znie ako ideálna odpoveď. Chlad zastavuje zmeny. Kvapalný dusík zostáva studený. Pacient zostáva uzavretý.
Detaily sú ťažšie.
Problém vo vnútri dewaru
Kapsula nie je na jednej rovnakej teplote od vrchu po spodok. Testy s kapsulou v dewari ukázali rozdiel vonkajšej teploty približne 80°C. Teplota vo vnútri kapsuly sa menila o približne 3°C.
Tento rozdiel pramení zo stratifikácie. Studený kvapalinový a plynný stav sa nerozširujú rovnomerne cez nádobu. V zásobe kapsúl sa spodné môžu stať chladnejšími ako horné. Horné kapsuly sa môžu stretávať s teplejším okolím a vyžadujú dodatočné teplo.
Cieľ skladovania je oveľa prísnejší. Ideálne by sa vnútro kapsuly malo líšiť menej ako o 1°C. Široký vonkajší gradient to môže sťažiť.
Existuje ďalšie znepokojenie. Viacero pacientov môže zdieľať jeden dewar. Vonkajšie prostredie kapsuly môže vystaviť zdieľaný kvapalný dusík patogénom z inej kapsuly. Z tohto dôvodu musí byť všetok kvapalný dusík v dewari považovaný za kontaminovaný. To ovplyvňuje bezpečnosť pacientov aj personálu.
Jednoduchý príklad ukazuje, prečo problém má význam. Predstavte si desať kapsúl naskladaných v jednom kontajneri. Spodné kapsuly sedia blízko najchladnejšej časti. Horné kapsuly sedia v teplejšom plyne. Systém, ktorý udrží hornú kapsulu v bezpečí, môže poslať príliš veľa tepla smerom nadol. Systém, ktorý chráni spodok, môže ponechať vrch príliš teplým.
Úlohou nie je jednoducho ochladiť všetko. Je to urobiť každú časť chladnou správnym spôsobom.
Iný návrh skladovania
Jedným navrhovaným riešením je skladovanie v pare. Pri tomto dizajne sedia kapsuly v chladnom dusíkovom plyne nad malým bazénom kvapalného dusíka. Cieľová teplota môže byť okolo -134°C namiesto -196°C.
Obidve teploty sú ďaleko pod bodom, kde by mohla biologická aktivita pokračovať normálne. Z tohto pohľadu môžu fungovať -130°C a -196°C podobným spôsobom. Chladnejšia teplota nie je vždy lepšia, ak zvyšuje praskanie alebo vytvára tvrdé tepelné napätia.
Vitrifikovaný materiál môže praskať, keď sa ochladí výrazne pod jeho bod skelného prechodu. Ochrana založená na glycerole môže začať praskať pod približne -85°C. Ďalšia zmes, známa ako B2C, môže praskať pod približne -115°C. Teplotné rozsahy pacientov spojené s týmito zmesami sa môžu líšiť.
To vytvára opatrný kompromis. Skladovanie musí byť dostatočne chladné na zastavenie biologických zmien. Musí tiež predchádzať zbytočnému stresu z ďalšieho chladenia.
Skladovanie v pare potrebuje kontrolu. Malé ohrievače môžu zvýšiť teplotu, keď je to potrebné. Snímače a regulátory môžu sledovať kapsuly. Systém však musí fungovať aj počas výpadkov energie.
Najlepší dizajn môže kombinovať aktívne a pasívne časti. Ohrievače a regulátory poskytujú jemné nastavenie. Izolácia, kovové rámy, pohyb plynu a tvar bazénu tekutiny poskytujú základnú stabilitu bez neustálej energie.
Ventilátory nie sú jednoduchou odpoveďou. Bežné ložiská ventilátorov používajú mazivá, ktoré sa môžu pri kryogénnych teplotách zmraziť. Sú potrebné iné spôsoby pohybu plynu.
Dizajn kapsuly je tiež dôležitý. Hliník dobre rozvádza teplo. Hrúbka, tvar a materiál rámu môžu zmeniť spôsob, akým chlad prechádza cez kapsulu. Množstvo a typ izolácie môžu znovu zmeniť rovnováhu.
Plynn vstup do dewaru vytvára ďalší problém s kontrolou. Zmes plynu a kvapaliny môže priniesť náhlý chlad do systému. Jednou z možných odpovedí je oddeliť kvapalinu od plynu predtým, než plyn vstúpi. Potrubie na odpadový plyn by mohlo pomôcť. Táto myšlienka ešte potrebuje testovanie.
Spoľahlivosť je súčasťou zachovania
Skladovací systém je užitočný len vtedy, ak funguje roky. To znamená viac ako mať nízku teplotu na jednom displeji.
Spoľahlivý dizajn môže použiť dva nezávislé regulátory. Každý by sledoval mierne odlišný rozsah, no oba by mali rovnaký cieľ. Ak jeden systém zaznamená problém, alarmy upozornia druhý.
Systém musí tiež zvládnuť jediný výpadok. Teplotné snímače, ohrievače, regulátory a pohybujúce sa časti sa môžu pokaziť. Bezpečnejší smer výpadku je chladnejší, nie teplejší. Avšak chladnejší výpadok môže byť stále ťažké detekovať a opraviť.
Spotreba energie môže byť skromná. Systém v pare bol odhadnutý na približne 15 wattov na pacienta. Desiatich pacientov by spotrebovalo približne toľko energie ako jedna žiarovka. Generátory zariadenia môžu podporovať väčšie výpadky, ale závislosť od vybavenia stále pridáva náklady a komplexitu.
Skladovanie v pare môže stáť dvakrát až trikrát viac ako skladovanie v kvapalnom dusíku. Môže vyžadovať viac izolácie, viac dusíka a viac ohrievačov. To by mohlo sťažiť jeho financovanie pre niektorých ľudí.
Ďalším plánovaným krokom je kalenie. To znamená pomalé zahrievanie zachovaného materiálu počas týždňov alebo mesiacov. Účelom je uľahčiť tepelné napätie a znížiť šancu na praskanie. Testovanie stále prebieha.
Tieto detaily sa môžu zdať vzdialené od ľudskej otázky. Nie sú. Niektorý človek hľadajúci kriogeniku vklada nádej do reťaze technických systémov. Každý článok má význam: právny čas, záložný režim, chladenie, transport, cirkulácia kryoprotektantu, skladovanie, monitorovanie a budúca oprava.
Žiadna časť tohto reťazca nedáva istotu.
Napriek tomu nejistota neurobí každý úsilie bezvýznamným. Mení druh zapojenej nádeje. Nie je to nádej ako predpoveď. Je to nádej ako dôvod na zachovanie možnosti, ktorá by inak bola stratená.
Na čo sa môže hľadajúca otázka zmeniť
Prvou otázkou je často: „Mohol by som sa kedykoľvek vrátiť?“ Aktuálna veda nemôže odpovedať áno. Žiadny pacient v ľudskej kriogenike sa nevrátil a budúca oprava by musela vyriešiť problémy ďaleko presahujúce dnešné medicínu.
Presnejšia otázka je: „Môže dnešné zachovanie udržať dosť informácií, aby mohla pracovať medicína zajtra?“ Aj táto otázka nemá preukázanú odpoveď. Dá sa však skúmať prostredníctvom metód chladenia, kontroly teploty, rizika zlomenín, kontroly kontaminácie, redundancie a nákladov.
Tam, kde hľadanie stáva praktickým. Presúva sa od sľubu k súbora limitov. Človek môže pochopiť, čo sa systém snaží chrániť, kde môže zlyhať a prečo inžinieri pokračujú v testovaní iných metód skladovania.
Tento formu nádeje nachádzam respektivejšou. Nežiada nikoho, aby ignoroval smrť alebo sa tváril, že technológia ju už vyriešila. Ponecháva priestor pre pochybnosti, opatrný úsudok a možnosť, že budúce poznatky môžu byť milosrdnejšie ako súčasné poznatky.
The Longer Horizon trvá na jednej jasnej otázke o kriogenike, budúcom zachovaní a tom, čo nádej môže úprimne znamenať. Pre mňa ostáva táto otázka otvorená preto, lebo fakty sú ťažké, nie preto, že sú jednoduché.
Article by Lea Varga ·