Kryoprotektiv perfusion innebär inte att varje vattenmolekyl i kroppen ersätts. Det är ett kontrollerat försök att fördela en koncentrerad lösning genom kärlsystemet.
Målet är att hämma isbildning under nedkylningen samtidigt som osmotisk stress, kemisk toxicitet och mekanisk skada begränsas.
Varför kryoprotektanter behövs
Nedkylning av biologisk vävnad utan tillräckligt skydd ger vanligtvis is. Isbildning omfördelar vatten och lösta ämnen, deformerar vävnad och kan skada membran och extracellulär struktur.
Kryoprotektiva medel minskar isbildningen och möjliggör vitrifiering vid praktiskt möjliga nedkylningshastigheter.
Vitrifiering innebär att vätskan övergår till ett amorft fast tillstånd i stället för att bilda kristaller. Det är ett fysikaliskt tillstånd, inte ett bevis på att varje cell överlever.
En artikel om vitrifiering i Cryobiology från 1984 lade en viktig grund för det moderna vetenskapliga ramverket.
Access, urspolning och cirkulation
Vilken kirurgisk väg som väljs beror på protokollet och patientens tillstånd. Stora kärl kanyleras för att skapa ett inlopp och ett utlopp för perfusatet.
Först får en kall bärarlösning cirkulera för att spola ut blodet, stödja pH och volym samt förbereda kärlsystemet för kryoprotektanten.
Att beskriva detta som ett helt rent utgångsläge vore missvisande. Befintliga blodproppar, ödem, åderförkalkning, trauma och kärlskador som uppstått efter dödsfallet förblir en del av systemet.
Tryck, flöde och temperatur måste övervakas tillsammans. Högre tryck kan förbättra fördelningen, men för högt tryck kan förvärra ödem eller skada kärlen.
Varför koncentrationen höjs stegvis
En plötslig exponering för koncentrerad kryoprotektant skapar stora osmotiska gradienter. Celler kan krympa snabbt, och vävnad kan skadas även utan isbildning.
Protokollen höjer därför koncentrationen i steg samtidigt som temperaturen hålls låg. Lägre temperatur sänker generellt reaktionshastigheter och toxicitet, men förändrar även viskositet och flöde.
Prover tas från inloppet och det venösa utflödet och analyseras med refraktometri. När värdena närmar sig varandra tyder det på att vätskan i kretsloppet närmar sig målkoncentrationen.
Det bevisar inte att koncentrationen är jämn i all vävnad. Perfusatet följer kärlen, och olika vävnader kan nås i olika grad.
Slutpunkten är en uppskattning
Perfusionen avslutas när protokollets mål för koncentration, temperatur, tryck, flöde och exponeringstid har uppnåtts, eller när fortsatt cirkulation inte längre ger ytterligare effekt.
Mer korrekt än att säga att patienten är perfekt vitrifierad är att konstatera att tillgängliga mätningar talar för en viss grad av kryoprotektion och en viss fördelning av den.
Tomorrow.bio använder kryoprotektion på plats före transport över långa avstånd. I företagets offentliga processbeskrivning anges att kryoprotektant tillförs gradvis efter stabilisering.
Den offentliga informationen beskriver också användningen av en optimerad VM-1-formulering. En ny forskningsrapport från EBF redovisar fortsatt valideringsarbete efter simulerad ischemi efter dödsfallet.
Vad som fortfarande kan gå fel
Bristande kärlaccess kan göra att vissa områden perfunderas otillräckligt. Kryoprotektanter kan vara toxiska. Temperatur- och osmotiska gradienter kan skada vävnad.
Dessa avvägningar innebär inte att perfusion saknar värde. De visar varför protokollets kvalitet måste mätas i stället för att tas för given.
Efter perfusionen transporteras patienten vidare och kyls ned kontrollerat genom transport och en kontrollerad nedkylning genom glasövergången.
CT-avbildning i ett senare skede kan undersöka vissa aspekter av kryoprotektantens fördelning och eventuell isbildning. Detta behandlas närmare under kvalitetskontroller vid biostasis.
Kort sagt: perfusion ersätter blodet och en del av kroppsvattnet med en kryoprotektiv lösning som förs in via blodomloppet. Ingreppet kräver en avvägning mellan att motverka isbildning och att begränsa toxicitet, osmotisk stress och ojämn fördelning.
Utforska det här praktiska verktyget
Använd det interaktiva verktyget för att undersöka frågan i den här artikeln.
Laddar det interaktiva verktyget...
Vidare läsning