Berätta på en middagsbjudning att du arbetar med kryonik, och det första du får höra, nästan utan undantag, är någon variant av: ”Så ni fryser människor?” Det är den vanligaste missuppfattningen inom kryoniken, och den får viktiga konsekvenser. Kryonik fryser inte människor. Infrysning är faktiskt nära det värsta man kan göra med en hjärna man försöker bevara. Det som i stället sker kallas vitrifikation. Skillnaden är avgörande: iskristaller kan skada strukturen, medan vitrifikation för den till ett glasliknande tillstånd.
För att förstå varför skillnaden är avgörande måste man förstå vad kyla gör med vatten. Människokroppen består till stor del av vatten, och hjärnan består av vatten till ungefär 73 % av sin vikt.
Vad infrysning egentligen gör
Vatten har en egenskap som är problematisk i detta sammanhang: det utvidgas när det fryser. När flytande vatten kyls till 0 °C rör sig molekylerna långsammare och ordnas i ett kristallgitter. Kristallgittret tar upp omkring 9 % mer plats än vätskan. Det är därför en glömd flaska spricker i frysen. Det är också därför infrysning är så förstörande för levande vävnad.
När större vävnadsmängder fryser bildas merparten av isen mellan cellerna snarare än inne i dem. Då uppstår två skadliga processer samtidigt. Den växande isen pressar cellerna in i allt mindre utrymmen och förvrider vävnaden runt omkring. Samtidigt koncentreras salter och andra lösta ämnen i de små vätskefickor som återstår när vatten övergår till is. Koncentrationen kan bli skadlig för cellerna. Resultatet blir både mekanisk skada och kemisk belastning samtidigt.
Effekten känner du igen i liten skala. Frys en jordgubbe, tina den, och den blir mosig och slapp, eftersom iskristallerna sprängde sönder cellväggarna och strukturen inte längre kunde hålla sin form. Föreställ dig samma typ av skada i det organ där den biologiska strukturen är särskilt avgörande. I hjärnan bärs minnen och identitet av mycket precisa kopplingar mellan nervceller, det beskrivs i minne, identitet och hjärnan. Därför är kristallskador av detta slag särskilt problematiska.
Vitrifikation: fast utan is
Vitrifikation är ett sätt att undvika dessa skador. Ordet kommer från latinets vitrum, som betyder glas, och syftar på det glasliknande tillstånd som processen skapar. Ett vitrifierat ämne är fast och mycket kallt, men det bildar aldrig kristaller. Molekylernas rörelser bromsas, men de bildar inte ett ordnat kristallgitter. Därmed uppstår inga iskristaller som expanderar eller skadar vävnaden. Strukturen kan bevaras utan att vävnaden bildar is.
För att en människokropp ska vitrifieras i stället för att frysa krävs kemisk behandling. Genom en process som kallas perfusion ersätts en stor del av kroppens vatten med kryoprotektorer, alltså medicinska frysskyddsmedel. Kryoprotektorerna sänker temperaturen vid vilken den kvarvarande vätskan annars skulle bilda kristaller och gör det möjligt för den att i stället övergå i ett glasliknande tillstånd. När kroppen kyls genom glasövergångstemperaturen, någonstans runt -120 °C till -130 °C, övergår den till ett glasartat fast tillstånd. Då är den vitrifierad, med kraftigt bromsad nedbrytning och bevarad vävnadsstruktur.
Så ser vitrifikation ut i praktiken
Det handlar inte om att sänka ned kroppen i något kallt vid ett enda tillfälle. Det är ett noggrant och stegvis medicinskt förlopp som måste inledas så snart som möjligt. Efter att döden har konstaterats kan varje minut innebära ytterligare nedbrytning av vävnaden. Därför är snabb insats avgörande, kapplöpningen mot cellernas nedbrytning som hela detta fält är organiserat kring. Ett beredskapsteam arbetar för att stabilisera den avlidna personen, återupprätta cirkulationen och inleda snabb nedkylning. Kroppen hålls samtidigt över fryspunkten för att undvika isbildning innan kryoprotektorerna har tillförts.
Därefter följer perfusionen: kryoprotektorer förs in i blodomloppet i gradvis ökande koncentration, samtidigt som temperaturen sänks och kroppens vatten successivt ersätts. Först när vävnaden har tagit upp tillräckligt med kryoprotektorer kyls den avlidna personen vidare, till slut ner till -196 °C för långtidsförvaring i ett Dewar-kärl. Varje steg syftar till samma sak: att skapa ett glasliknande tillstånd utan is.
Nästa gång någon frågar om ni ”fryser döda människor” kan du ge ett mer precist svar. Nej. Vi undviker medvetet infrysning, eftersom den skulle skada just det vi försöker bevara.
Kort sagt: Infrysning bildar iskristaller som skadar vävnad. Vitrifikation använder kryoprotektorer och kontrollerad nedkylning för att uppnå ett glasliknande tillstånd utan isbildning.
Utforska det här praktiska verktyget
Använd det interaktiva verktyget för att undersöka frågan i den här artikeln.
Laddar det interaktiva verktyget...
Vidare läsning