Berätta för någon på en middagsbjudning att du arbetar med kryonik och det första du kommer att höra, nästan utan undantag, är någon variant av: "Så, du fryser människor?". Det är den vanligaste uppfattningen om det här området, och den är fel på ett sätt som spelar roll. Kryonik fryser inte människor. Att frysa är i själva verket nästan det värsta du kan göra med en hjärna som du försöker bevara. Det som faktiskt händer kallasvitrifikation, och skillnaden mellan de två är skillnaden mellan att krossa en struktur och att försiktigt sätta den i glas.
För att förstå varför den distinktionen är avgörande måste du titta på vad kyla egentligen gör med vatten, eftersom en människa till största delen består av vatten, hjärnan ungefär 73% av det i vikt, och vatten är boven i dramat.
Vad frysning faktiskt gör
Vatten har en underlig och, för våra syften, fientlig egenskap: det expanderar när det fryser. När flytande vatten kyls till 0°C saktar dess molekyler in och låser sig i ett stelt kristallgitter, och det gittret tar upp ungefär 9% mer utrymme än vätskan gjorde. Det är därför en bortglömd flaska sprängs i frysen. Det är också varför frysning är så förstörande för levande vävnad.
När stor vävnad fryser bildas det mesta av isen i utrymmena mellan cellerna snarare än inuti dem, ochtvå dåliga saker händer samtidigt. Den växande isen pressar cellerna in i allt mindre utrymmen och förvränger vävnaden runt dem. Samtidigt, när rent vatten dras ut ur lösningen för att bilda is, koncentreras allt som var upplöst i det vattnet, salter och andra ämnen, till de krympande fickorna av vätska som återstår, tills kemin där blir giftig. Mekanisk krossning och kemisk förgiftning, levererade tillsammans.
Du har sett resultatet i liten skala. Frys en jordgubbe, tina upp den, och den kommer tillbaka mjuk och slapp, eftersom iskristallerna bröt sönder dess cellväggar och strukturen kunde inte längre hålla sin form. Nu föreställ dig samma skada applicerad på det enda organet där strukturär avgörande. I hjärnan, där identitet och minne lever i den exakta kopplingen som beskrivs iminne, identitet och hjärnan, är den här typen av kristallskada precis vad vi inte kan tillåta.
Vitrifikation: fast utan is
Vitrifikation är vägen ut. Ordet kommer från latinetsvitrum, glas, och det är precis vad det producerar. En vitrifierad substans är fast och mycket kall, men den kristalliserar aldrig. Dess molekyler saktar in och låser sig på plats i samma oordnade arrangemang som de hade som vätska, så det bildas inga kristaller, ingen expansion, inga vassa kanter, ingenting som sliter sönder vävnaden. Strukturen hålls exakt som den var, frusen i tid snarare än frusen till is.
Att få en mänsklig kropp att vitrifiera istället för att frysa kräver kemi. Det mesta av vattnet i kroppen ersätts medkroppskyddande medel, en sorts medicinskt ren frysskydd, genom en process som kallas perfusion. Dessa medel sänker den temperatur vid vilken den kvarvarande vätskan skulle kristallisera och låter den istället övergå till det glasartade tillståndet. Kroppen stelnar när den kyls genom det glasliknande tillståndsövergångstemperaturen, någonstans runt -120°C till -130°C, och från den punkten och framåt är den vitrifierad: biologiskt pausad, strukturellt bevarad, all kemin i förruttnelseprocessen har saktats ner till en promenadtakt.
Hur vitrifiering ser ut i praktiken
Det här är inte ett enda dopp i något kallt. Det är en noggrann, stegvis medicinsk procedur som börjar i samma ögonblick som den måste. Efter att juridisk död har fastställts kostar varje minut strukturell integritet, så det första jobbet är fart, denkampen mot cellulärt förfall som hela det här fältet organiseras kring. Enberedskapsgrupp arbetar för att stabilisera patienten, återställa cirkulationen och påbörja snabb nedkylning, samtidigt som kroppen hålls ovanför fryspunkten så att ingen is bildas innan de skyddande medlen är på plats.
Därefter kommerperfusionen: det kroppskyddande medlet förs in i cirkulationen med långsamt stigande koncentration, och ersätter gradvis kroppens vatten medan temperaturen sänks. Först när vävnaden är mättad kyls patienten resten av vägen, tills den slutligen når-196°C för långtidsförvaring i endewar. Varje steg finns till för att hålla ett löfte: glas, inte is.
Så nästa gång någon frågar om du "fryser döda människor" har du ett exakt svar. Nej. Vi gör tvärtom mot att frysa, med avsikt, eftersom frysning skulle förstöra precis det vi försöker rädda.
TL;DR: Frysning bildar iskristaller som skadar vävnad. Vitrifiering använder kroppskyddande medel och kontrollerad nedkylning för att nå ett glasliknande tillstånd med betydligt mindre isbildning.
Utforska det här praktiska verktyget
Använd det interaktiva verktyget för att undersöka frågan i den här artikeln.
Laddar det interaktiva verktyget...
Vidare läsning