Siin on küsimus, mida tasub võtta sõna-sõnalt: mida me tegelikult püüame saavutada, kui säilitame inimest? Vastus ei oleteha neid külmaks. Külmus on meetod, mitte eesmärk. Eesmärk on peatada aja vool keha suhtes, peatada bioloogia nii täielikult, et ühe aasta ja kümne tuhande aasta vahe ei oleks enam oluline.
Seega kasulik küsimus ei ole, miks nii külm. Küsimus on: kui külmaks peab saama, enne kui keemia peatub? See lävend on kaitseaine lahuse klaaslävi, umbes -130°C. Allpool seda liikumine peatub täielikult ja ainevahetus on lõppenud, nii et keemiat pole enam võimalik jätkata. -196°C pole see lävend. See on vedela lämmastiku keemistemperatuur, mis asub olulisest joonest allpool ja hoiab end seal ilma abita.
Lagunemine on lihtsalt keemia, mis pole veel peatunud
Kui me ütleme, et keha laguneb, kirjeldame keemiat: ensüümid lõhustavad molekule, reaktsioonid toimuvad, mikroobid teevad seda, mida mikroobid teevad. Igaüks neist protsessidest vajab molekulide liikumist ja põrkumist. Aeglustage liikumist ja aeglustate keemiat. Aeglustage seda piisavalt, ja praktikas peatate kellakäigu.
Siin on kasulik mnemotehniline reegel. Umbkaudse hinnanguna temperatuuri langetamine umbes 10°C võrra poolitab tüüpilise reaktsiooni kiirust. See ei kõnele dramaatiliselt, kuni te lisate piisavalt palju neid poolitusi ühele teisele. Keha temperatuurilt sügavale külma laskumine ei aeglusta lagunemist kahe või kümne, vaid suurte nulliarvudega tegurite võrra.rakkude lagunemise võiduajamine mis algab hetkel, mil süda peatub, on lõpuks võiduajamine, mille eesmärk on saavutada piisavalt madal temperatuur, et võiduajamine ise enam ei ole oluline.
Jää on antagonist. Klaas on kangelane.
Te võite eeldada, et trikk on lihtsalt kellegi külmutamine. See ei ole nii, ja vesi on põhjus. Vesi, see kodustes tingimustes kõige usaldusväärsem aine, reetab teid kohe, kui see külmub: see paisub, ja kasvavad jääkristallid lõhuvad rakumembraane ja rebivad lahti õrnaid struktuure. Kristallid ei ole ainus probleem. Kui puhas vesi kristalliseerub, kontsentreeruvad soolad ja teised lahustunud ained üha väiksemas vedeliku taskus. Rakud, mis asuvad selleskontsentreeruvas lahuses, kaotavad vett ja kahjustuvad osmootiliselt. Ükski kristall neid ei puuduta. Inimese külmutamine nii nagu steiki külmutatakse oleks tõhus viis hävitada täpselt need asjad, mida püüate säilitada.
Selle ümber on teevitrifikatsioon. Suurem osa keha veest asendataksekaitseainetega, sorti meditsiinilise antigifriisiga, ja kude jahutatakse nii kiiresti, et see ei kristalliseeru kunagi. Selle asemel see muutub klaasitaoliseks seisundiks: tahke aine ilma jääkristallide, teravate servade või paisumise ja lõhkumiseta.Vitrifitseerunud kudeon külmunud argipärases mõttes väga külm ja tahke, kuid see ei ole sugugi külmunud hävitava, kristalle moodustava mõttes. See eristus on kogu mängu võti.
Tähtsaim number on umbes -130°C.
Siin on osa, mis üllatab inimesi: tõeliselt oluline temperatuur ei ole üldse -196°C. See on klaasistumistemperatuur, umbes -130°C, punkt, millest allpool vitrifitseerunud seisund lukustub jäigalt paigale. Selle kohal võib klaasitaoline seisund aeglaselt lõõgastuda. Halvem veel, see võib hakata taas kristalliseeruma. Kristalliseerumine on lihtsalt hiljaks jäänud jää ilmumine. Allpool seda on molekulide liikumine langenud nii palju, et struktuur lihtsalt hoiab.
Seega kui -130°C on see temperatuur, mille juures klaasitaoline seisund muutub stabiilseks, miks siis minna veelgi madalamale temperatuurini -196°C? Sama põhjusega, miks te ei seadaks oma sügavkülma aparaadi täpselt 0°C ja lootaks, et kõik läheb hästi: soovite varu. Koe hoidmine rohkem kui 60 kraadi klaasistumistemperatuurist allpool hoiab seda sügavalt ohutuses. See on kaugel sellest temperatuurist, kus klaasitaoline seisund võib pehmeneda või jää jälle sisse roomata. See muudab stabiilsuse, kui kõik läheb hästi, stabiilsuseks suure varuga vastu võimalikele probleemidele, mis on ainus stabiilsuse liik, mille peale võib elu panustada.
Miks just -196? Loodus annab meile tasuta termostaadi.
-196°C konkreetne väärtus ei ole komitee poolt valitud. See on temperatuur, mille juures vedel lämmastik keeb, ja see üks fakt teeb selle peaaegu ebaõiglaseks mugavaks.
Keebiv vedelik hoiab oma temperatuuri. Senikaua, kuni anumas on vedel lämmastik, asuvad sisu -196°C juures, mitte soojemana ega külmemana, olenemata sellest, mida ruum teeb. See on ise reguleeruv termostaat ilma liikuvate osadeta, ilma kompressorita, ja oluliselt ilma sõltuvuseta elektrienergiast. Patsiendid ja proovid asuvad vaakumisolevadewaarid, põhiliselt väga tõsised termospudelid, mis aeglustavad soojuse sissivoolu peaaegu peatamiseni. Ainus regulaarne hooldus on lämmastiku juurdevalamine, mis aeglaselt aurustub. Võrrelge seda mehaanilise külmikuga, mis läheb rikki hetkel, kui vool katkeb. Termodünaamika seadused, erinevalt kohalikust võrgust, ei haige kunagi.
Lämmastik on ka odav, külluslik (see moodustab suurema osa sellest õhust, mida te hetkel hingate), inertne ja mitte süttiv. Kui püüaksite projekteerida ideaalset pikaajalise säilitamise jahutusainet nullist, oleks teie jaoks raske ületada seda materjali, mida saame otse atmosfäärist.
Külma poole mineku maksumus
Lämmastikulahusel pole liikuvat osasid, ja see mugavus on tasu. Klaasistumistemperatuuri ja -196°C vahel on veel kuuskümmend kuus kraadi jahutamist, ja vitrifitseerunud tahke aine tõmbub kogu tee jooksul kokku. Selleks ajaks on see juba habras, nii et tõmbumine ei leia leevendust. See tekitab mehaanilise pinge, ja teatud lävendist alates vabaneb materjal pinge pragunemise teel.
Efekt on laboris reprodutseeritav. Vitrifitseerunud kaitserakendite pragunemine jälgibsoojuspaisumist ja kiire jahutamise poolt tekitatud temperatuurigradiente suures objektis. Lahused kõrgema klaasistumistemperatuuriga pragunevad vähem, sest materjal on tahkeks muutunud alles pärast vähem jahutamist.
Terve keha on keeruline juhtum. Pragunemine algab tavaliselt klaasistumistemperatuuri all. Kui kaitserakendite perfusioon läks halvasti, võib see algadanii kõrgel kui -90°C. Pragud jooksevad sellest, mida näha saaks, kuni mikroskoopilisteks eraldumisteks. Pragu jagab kude tasapinnal, mitte ei segav seda, nii et mõlemal pool säilib struktuur, kuid iga prag on kahju, mida tulevikus tuleb parandada.
Praegune vastus on kannatlikkus. Kogu jahutusprotsess võtab lähedal nädala aega. Lähenemine klaasistumistemperatuuri ja seda allpool on kõige aeglasem osa, mida juhitakse umbes ühe kraadi võrra tunnis arvuti kontrolli all. Aeglasem jahutus tähendab väiksemaid gradiente, ja väiksemad gradientid tähendavad vähem pinget.
Vahepealne temperatuuride hoiustamine
Parem vastus on peatada jahutamine varem. Vahepealse temperatuuri hoidmise süsteem hoiab patsienti ligikaudu -140°C juures -196°C asemel. See on siiski kümme kraadi klaasistumistemperatuurist allpool mitte kuuskümmend kuus, mistõttu molekulide liikumine jääb peatunuks ja midagi ei lagune, kuid surve on oluliselt väiksem.
Tehnoloogia on passiivne. Vedela lämmastiku reservuaar asub dewaar ämbri põhjas ja patsient hoitakse selle kohal olevas külmasaurus, mille temperatuur on reguleeritud sihttemperatuurini. Pole kompressorit ega sõltuvust vooluvõrgust, mis on samuti põhjus, miks vedel lämmastik on usaldatud säilitamiseks.
Esimene inimese suurune ITS dewaar saabub European Biostasis Foundation asutusse Šveitsis augustis 2026. Esimene ülesanne on mõõta, kui palju vedel lämmastikku see tegelikult tarbib, sest see number määrab patsiendi sajandi jooksul hoidmise maksumuse. ITS-i pakutakse liikmetele alles siis, kui see maksumus on teada.
Mis tegelikult seal alla jääb
-196°C juures peatub bioloogiline aeg. Ensüümide aktiivsus seisab, mikroobid ei kasva, ja spontaansed reaktsioonid, mis muidu lõhuksid koe, ei ole piisavalt energiat, et toimuda. Keha molekuliline struktuur, eelkõige ajukude, jääb täpselt sinna, kus see oli.
See viimane punkt on see, mis kõige enam loeb. Aretuse taga seisabbiostaasi idee, et see, mis teidteebon füüsilises struktuuris: ühendused ja mustrid ajus, mis onmälestuse, identiteedi ja aju teema. Hoidke seda struktuuri paigal ja säilitate informatsiooni, isegi kui tehnoloogia selle tagasi lugemiseks ja funktsiooni taastamiseks veel ei eksisteeri. Külm ei ole maagia. See on pausi nupp, mida vajutatakse nii tugevalt, et informatsioonil on aega oodata, kuni tulevik jõuab.
Kõike seda ei nõua täiuslik masin ega katkematu elektrivarustus. See nõuab klaasilaadset seisundit jää asemel ja temperatuuri, mis on mugavalt allpool klaasistumistemperatuuri. See nõuab ka keevitavat vedelikku, mis hoiab end täpselt õigel väärtusel. See on -196°C vaikne elegants: see on temperatuur, mille juures säilitatud inimene võib, kõige sõnasõnalisemas mõttes, oodata.
Lühike kokkuvõte: Patsiente hoitakse ligikaudu -196°C juures, sest vedel lämmastik jääb loomulikult selle temperatuuri lähedale. Molekulaarsed reaktsioonid aeglustuvad oluliselt, ja säilitamine ei sõltu pidevalt töötavast jahutusest.
Uurige seda praktilist tööriista
Kasutage interaktiivset tööriista, et uurida selles artiklis käsitletud küsimust.
Interaktiivse tööriista laadimine...
Lisalugemist