Il liquido antigelo medico (detto anche crioprotettore)

Se l’obiettivo èla vitrificazione, cioè portare un corpo in uno stato stabile simile al vetro invece che in uno stato distruttivo di ghiaccio, allora i crioprotettori sono il trucco che lo rende fisicamente possibile. Sono, quasi letteralmente, un antigelo medico. E come molti degli strumenti più importanti in questo campo, presentano un compromesso netto. L’intera procedura è progettata intorno a questo aspetto. La sostanza che protegge il tessuto dal ghiaccio è anche tossica per esso se la dose è sbagliata. Capire i crioprotettori significa capire come si gestisce questa tensione.

Perché il ghiaccio va fermato, con qualsiasi mezzo

Partiamo dal nemico. Quando l’acqua si congela all’interno di un corpo, causa due tipi di danni contemporaneamente. Il primo è meccanico: mentre i cristalli di ghiaccio crescono, schiaccia le cellule circostanti in canali sempre più stretti di liquido non congelato, deformando le delicate strutture interne. Il secondo è chimico: man mano che l’acqua pura si congela, tutto ciò che era disciolto in essa viene compresso nel liquido residuo, concentrando sali e soluti finché quella sacca di fluido diventa tossica. Uno solo di questi danni sarebbe già grave. Insieme, il congelamento ordinario diventa un modo affidabile per distruggere le strutture checodificano chi sei.

I crioprotettori servono a garantire che il ghiaccio non si formi affatto. Invece di congelare, il tessuto passa in uno stato vitreo, vitrificato, e la struttura viene preservata il più possibile in base alla perfusione.

Cosa sono davvero i crioprotettori

Un agente crioprotettivo si comporta come l’antigelo che metti nel radiatore di un’auto: si scioglie nell’acqua e abbassa la temperatura alla quale quell’acqua cristallizzerebbe. Le versioni medicali usate nella crionica, come glicerolo, etilene glicole, propilene glicole e dimetilsolfossido (DMSO), vengono scelte e miscelate proprio per questo scopo. Si dividono in due famiglie che lavorano insieme:

• Agenti penetranti attraversano la membrana cellulare e impediscono la formazione di ghiaccioall’interno della cellula.
• Agenti non penetranti rimangono all’esterno della cellula e impediscono la formazione di ghiaccio negli spazitra le cellule, dove tende a comparire per primo. Gli agenti penetranti attraversano la membrana cellulare e sostituiscono gran parte dell’acqua all’interno, prevenendo la formazione di ghiaccio all’interno della cellula stessa.

Vengono usati insieme per una ragione che si rivela centrale. Perché gli agenti non penetranti gestiscono gli spazi più esterni, più soggetti al ghiaccio, gli agenti penetranti non devono essere spinti a concentrazioni così elevate all’interno delle cellule. E la concentrazione, come stiamo per vedere, è il problema principale.

Il compromesso della tossicità, che è la vera storia

Ecco la tensione che definisce l'intero campo della crioprotezione. Per vetrificare in modo affidabile, devi sostituire gran parte dell'acqua del corpo con crioprotettivo. Ma più alta è la concentrazione, più tossico diventa l'agente per il tessuto. Usane troppo poco e ottieni ghiaccio. Usane troppo e ottieni danni chimici. L'arte sta nel trovare il giusto equilibrio tra loro.

Due fatti rendono possibile questo equilibrio. Primo, la tossicità dipende nettamente dalla temperatura: un agente che danneggerebbe il tessuto quando è caldo è molto più gentile quando è freddo. Quindi i crioprotettivi vengono introdotti gradualmente, a concentrazione crescente, mentre il corpo viene contemporaneamente raffreddato, mantenendo la tossicità bassa a ogni passo. Secondo, lecombinazioni giuste di agenti possono ridurre la tossicità totale della miscela al di sotto di ciò che causerebbe un singolo agente a piena forza. Trovare la giusta miscela è un problema di ricerca attivo, e migliorarla è uno dei modi concreti per influenzare laqualità della futura rivivificazione.

Le soluzioni stesse continuano a migliorare

Il crioprotettivo usato oggi non è una singola sostanza chimica ma un cocktail attentamente calibrato, e rappresenta il prodotto di decenni di iterazioni. Il criobiologo Greg Fahy ha costruito le sue soluzioni di vetrificazione in generazioni. Ognuna ha risolto un difetto della precedente. Le prime miscele a singolo agente hanno lasciato spazio a blend di DMSO con ammidi e glicole propilenico. Poi l'etilenglicole ha sostituito i componenti più tossici. Sono arrivati poi le molecole che bloccano il ghiaccio, sopprimendo la cristallizzazione a concentrazioni più basse. Il passo finale ha bilanciato i componenti non penetranti per contrastare il danno da raffreddamento. Gli agenti attualmente usati per l'uomo si trovano alla fine di questa catena. Tomorrow.bio e il Cryonics Institute usano una versione ottimizzata di una soluzione chiamata VM1. È composta da parti approssimativamente uguali di dimetilsolfossido ed etilenglicole. Altri fornitori usano formulazioni proprietarie di loro produzione. I due approcci rappresentano diversi compromessi tra costo e documentazione. VM1 è molto più economica per caso. I ricercatori hanno persino una misura predittiva di tossicità, scritta qv*, che aiuta a progettare miscele che vetrificano in modo affidabile causando il minor danno possibile. Il punto è che "il crioprotettivo" non è una cosa fissa ma un confine in movimento, e ogni miglioramento alza direttamente la fedeltà di una conservazione, il tema diavanzare il campo.

Il problema aperto che nessuno nasconde

C'è un'altra complicazione onesta. A temperature criogeniche, i crioprotettivi non sono affatto tossici, perché non avviene alcuna reazione; tutto è fermo. La tossicità è un problema diriscaldamento. Durante il ritorno alla temperatura normale, gli agenti dovrebbero essere rimossi in fretta e senza danni per evitare di danneggiare il tessuto. Farlo bene è un problema per la medicina futura che si occuperà della rivivificazione. Non è qualcosa che si può risolvere oggi. Lo diciamo apertamente, perchéla rivivificazione non è attualmente possibile e fingere il contrario sarebbe disonesto. La scommessa è che una civiltà capace di riparare la causa originale della morte possa anche gestire un riscaldamento controllato, e che la struttura preservata le dia qualcosa per cui valga la pena lavorare.

Questo equilibrio, più antigelo versus meno tossicità, è esattamente il punto su cui si concentra molta della ricerca in corso a Tomorrow.bio e altrove. Ogni miglioramento nella miscela è un miglioramento diretto di quanto fedelmente la struttura di una persona sopravvive al viaggio verso-196°C.

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