Jeiguvitrifikacija yra tikslas, perkeliant kūną į stabilią stiklo pavidalo būseną vietoj destruktyvių ledo kristalų, tai krioprotektantai yra būdas, leidžiantis tai padaryti fiziniu požiūriu. Jie yra, beveik tiesiogine prasme, medicininis antifrizas. Ir kaip daugelis svarbiausių įrankių šioje srityje, jie turi ryškų kompromisą. Visa procedūra yra sukurta aplink jį. Tai, kas apsaugo audinį nuo ledo, tampa toksišku jam netinkamai dozei. Suprasti krioprotektantus reiškia suprasti, kaip šis įtemptumas yra valdomas.
Kodėl ledas turi būti sustabdytas bet kokia kaina
Pradėkime nuo priešo. Kai vanduo užšąla kūno viduje, jis sukelia dvi rūšis žalos vienu metu. Pirma yra mechaninė: formuojantis ledo kristalams, jie suspaudžia aplinkines ląsteles siaurėjantį neįšalusio skysčio kanaluose, deformuodami smulkias struktūras viduje. Antra yra cheminė: kai švarus vanduo užšąla, viskas, kas jame buvo ištirpę, susigrūda į mažėjančią likusią skystį, koncentruojant druskas ir tirpinius, kol šis skysčio telkinys tampa nuodingas. Viena iš jų viena būtų blogai. Drauge jos daro įprastą užšalimą patikimu būdu sunaikinti tas struktūras, kuriosužkoduoja, kas esate.
Krioprotektantai egzistuoja, kad užtikrintų, jog ledas niekada nesusidarytų. Vietoj užšalimo audinys pereina į stiklo pavidalo, vitrifikuotą būseną, o struktūra išlieka tokia, kokią leidžia perfuzija.
Kas iš tiesų yra krioprotektantai
Krioprotekcinis agentas elgiasi panašiai kaip antifrizas, kurį įpilate į automobilio radiatorių: jis ištirpsta vandenyje ir žemina temperatūrą, kurioje tas vanduo kristalizuotųsi. Medicininio lygio versijos, naudojamos krionikoje, tokios kaip glicerolis, etilenglikolis, propilenglikolis ir dimetilsulfoksidas (DMSO), yra parenkamos ir maišomos būtent šiam tikslui. Jie priklauso dviem šeimoms, kurios veikia kaip komanda:
- Prasiskverbiančius agentus , kurie kerta ląstelės membraną ir neleidžia susidaryti leduiląstelės viduje.
- Neprašiskverbiančius agentus , kurie lieka už ląstelės ribų ir neleidžia susidaryti leduitarp ląstelių, kur dažniausiai ir atsiranda. Prasiskverbiančių agentų tikslas yra pakeisti didžiąją dalį ląstelės viduje esančio vandens, neleidžiant susidaryti ledui pačioje ląstelėje.
Jie naudojami kartu dėl priežasties, kuri pasirodo esanti esminė. Kadangi neprasiskverbiančių agentų užduotis yra tvarkyti lengvesnį, labiau ledui linkusį tarpuląstelinį tūrį, prasiskverbiančių agentų nereikia stumti į tokias dideles koncentracijas ląstelės viduje. O koncentracija, kaip netrukus pamatysime, yra visa problema.
Prekyba toksiškumu, kuri yra tikroji istorija
Štai įtampa, kuri apibrėžia visą krioapsaugos sritį. Kad patikimai vitrifikuotumėte, turite pakeisti didelę dalį organizmo vandens krioapsauginiu tirpalu. Tačiau kuo didesnė koncentracija, tuo toksiškesnis agentas tampa audiniui. Naudokite per mažai; gausite ledo. Naudokite per daug; cheminį pažeidimą. Menas; rasti tarpinį kelią tarp jų.
Du faktai leidžia rasti tą tarpinį kelią. Pirma, toksiškumas stipriai priklauso nuo temperatūros: agentas, kuris pažeistų audinį, kai yra šiltas, tampa kur kas švelnesnis, kai yra šaltas. Todėl krioapsauginiai tirpalai įvedami palaipsniui, didėjant koncentracijai, tuo pat metu aušinant organizmą, kad kiekviename etape toksiškumas liktų žemas. Antra, teisingosagentų kombinacijos gali sumažinti bendrą mišinio toksiškumą žemiau to, ką sukeltų bet kuris vienas agentas pilna koncentracija. Tinkamo mišinio sudarymas yra aktyvus tyrimų objektas, o jo tobulinimas; viena konkrečių priemonių, įtakojančiųateities atgijimo kokybę.
Pačios tirpalo sudėtys nuolat tobulėja
Šiandien naudojamas krioapsauginis tirpalas nėra vienas cheminis junginys, bet kruopščiai suderintas kokteilis, kuris yra dešimtmečių iteracijų produktas. Krio biologas Greg Fahy kurė savo vitrifikacijos tirpalus kartomis. Kiekvienas naujas variantas pataisydavo trūkumą, būdingą ankstesniam. Ankstyvieji vieno agento mišiniai nusileido amido ir propilenglikolio mišiniams su DMSO. Vėliau etilenglikolis pakeitė toksiškesnius komponentus. Po to atėjo ledo blokuojančios molekulės, slopinančios kristalizaciją žemesnėse koncentracijose. Galutinis etapas sureguliuodavo neprasiskverbiančių komponentų balansą, siekiant sumažinti šalčio pažeidimą. Šiuo metu žmogui skirtuose tirpaluose naudojami agentai yra šios grandinės pabaigoje. Tomorrow.bio ir Cryonics Institute naudoja optimizuotą tirpalo, vadinamo VM1, versiją. Jis sudarytas iš maždaug lygių dalių dimetilsulfoksido ir etilenglikolio. Kiti tiekėjai naudoja savo patentuotas formuluotes. Šie du variantai atspindi skirtingus kompromisus tarp kainos ir dokumentacijos. VM1 yra kur kas pigesnis atvejui. Tyrėjai netgi turi prognozinį toksiškumo matą, pažymėtą qv*, kuris padeda kurti mišinius, kurie patikimai vitrifikuoja, tuo pat metu darant mažiausią žalą. Esmė ta, kad „krioapsauginis tirpalas“ nėra fiksuotas dalykas, bet besikeičianti sritis, o kiekvienas patobulinimas tiesiogiai didina konservavimo tikslumą, temos, vadinamossrities tobulinimu, aktualumas.
Atviroji problema, kurios niekas neslepia
Yra dar vienas sąžiningas keblumas. Kriogeninėse temperatūrose krioapsauginiai tirpalai visai netoksiški, nes niekas nereaguoja; viskas sustoję. Toksiškumas tampa problemaatšildant. Grįžtant atgal, agentus reikėtų greitai ir švariai pašalinti, kad nebūtų pažeidžiami audiniai. Tai padaryti gerai; ateities medicinos problema, kuri turėtų užsiimti atgijimu. Šiandien to išspręsti neįmanoma. Tai sakome atvirai, nesatgijimas šiuo metu nėra įmanomas, o apsimetinėti priešingu būtų nesąžininga. Lažybos tokios, kad civilizacija, gebanti pataisyti mirties priežastį, galės ir kontroliuojamai atšildyti, o konservuota struktūra jai suteiks kažką, už ką verta dirbti.
Šis balansavimas; daugiau antifrizo arba mažiau toksiškumo; yra tiksliai tas, kur dabar daugiausia tyrimų atliekama Tomorrow.bio ir kitur. Kiekvienas mišinio patobulinimas tiesiogiai pagerina, kaip tiksliai asmens struktūra išlieka kelionėje į-196°C.
TL;DR: Krioprotektantai mažina ledo susidarymą ir leidžia atlikti vitrifikaciją. Jie taip pat gali sukelti toksiškumą ir osmosinį stresą, todėl jų koncentracija, temperatūra ir įvedimo būdas turi būti kruopščiai kontroliuojami.
Išbandykite šią praktinę priemonę
Naudokite interaktyvią priemonę, kad išnagrinėtumėte šiame straipsnyje keliamą klausimą.
Įkeliama interaktyvi priemonė...
Daugiau skaityti