Cryoprotectieve perfusie vervangt niet elk watermolecuul in een lichaam. Het is een gecontroleerde poging om een geconcentreerde oplossing via het vaatstelsel door het lichaam te verspreiden.
Het doel is ijsvorming tijdens het koelen te onderdrukken, met zo weinig mogelijk osmotische stress, chemische toxiciteit en mechanische schade.
Waarom cryoprotectanten nodig zijn
Als biologisch weefsel zonder voldoende bescherming wordt gekoeld, ontstaat meestal ijs. IJsvorming verplaatst water en opgeloste stoffen, vervormt weefsel en kan membranen en de extracellulaire structuur beschadigen.
Cryoprotectanten onderdrukken ijsvorming en maken vitrificatie mogelijk bij koelsnelheden die in de praktijk haalbaar zijn.
Vitrificatie betekent dat er een amorfe vaste stof ontstaat in plaats van een kristal. Het is een fysische toestand, geen bewijs dat elke cel levensvatbaar blijft.
Het moderne wetenschappelijke kader begon met een artikel uit 1984 in Cryobiology over vitrificatie.
Toegang, uitwassing en circulatie
De chirurgische route hangt af van het protocol en de toestand van de patiënt. Grote vaten worden gecannuleerd om een inlaat en een uitlaat voor het perfusaat te creëren.
Eerst circuleert een koude draagoplossing om het bloed te verplaatsen, de pH en het volume op peil te houden en het vaatstelsel voor te bereiden op het cryoprotectant.
Het zou misleidend zijn dit een schone lei te noemen. Bestaande stolsels, oedeem, atherosclerose, trauma en vasculaire schade na de dood blijven onderdeel van het systeem.
Druk, doorstroming en temperatuur moeten samen in het oog worden gehouden. Hogere druk kan de verspreiding verbeteren, maar te hoge druk kan oedeem verergeren of vaten beschadigen.
Waarom de concentratie geleidelijk stijgt
Een plotselinge blootstelling aan geconcentreerd cryoprotectant leidt tot grote osmotische gradiënten. Cellen kunnen snel krimpen en weefsel kan schade oplopen, ook zonder ijsvorming.
Protocollen verhogen de concentratie daarom stapsgewijs, bij lage temperatuur. Lagere temperaturen verlagen doorgaans de reactiesnelheid en de toxiciteit, maar veranderen ook de viscositeit en de doorstroming.
Monsters van de inlaat en van het veneuze effluent kunnen met refractometrie worden gemeten. Als de waarden naar elkaar toe bewegen, wijst dat erop dat de circulerende vloeistof de streefconcentratie nadert.
Dat bewijst niet dat de concentratie in elk weefsel gelijk is. Perfusaat volgt de vaten en de vasculaire toegang kan ongelijk zijn.
Het eindpunt is een schatting
De perfusie stopt zodra de protocoldoelen voor concentratie, temperatuur, druk, doorstroming en blootstellingsduur zijn bereikt, of zodra verder circuleren geen nut meer heeft.
De eerlijke conclusie luidt niet “de patiënt is perfect gevitrificeerd”. Ze luidt: “de beschikbare metingen onderbouwen een bepaald niveau en een bepaalde verdeling van cryoprotectie”.
Tomorrow.bio past cryoprotectie in het veld toe voorafgaand aan transport over lange afstand. Het publieke procesoverzicht van het bedrijf stelt dat cryoprotectant geleidelijk wordt toegediend na stabilisatie.
Ook het gebruik van een geoptimaliseerde VM-1-formulering is publiek gedocumenteerd. Een recent onderzoeksrapport van EBF beschrijft doorlopend validatieonderzoek na gesimuleerde postmortale ischemie.
Wat er nog mis kan gaan
Bij slechte vasculaire toegang kunnen gebieden onderperfundeerd blijven. Cryoprotectanten kunnen toxisch zijn. Temperatuur- en osmotische gradiënten kunnen weefsel beschadigen.
Deze afwegingen zijn geen bewijs dat perfusie nutteloos is. Ze zijn precies de reden waarom de kwaliteit van het protocol gemeten moet worden, niet aangenomen.
Na de perfusie gaat de patiënt naar transport en een gecontroleerde afkoeling door het glasovergangspunt.
Latere CT-beeldvorming kan aspecten van de verdeling van cryoprotectant en van ijsvorming toetsen, zoals besproken bij kwaliteitscontroles in biostase.
TL;DR: Bij perfusie worden bloed en water via de bloedsomloop vervangen door een cryoprotectieve oplossing. De procedure moet ijsvorming afwegen tegen toxiciteit, osmotische stress en ongelijke verspreiding.
Ontdek dit praktische hulpmiddel
Gebruik het interactieve hulpmiddel om de vraag in dit artikel te onderzoeken.
De interactieve tool wordt geladen...
Meer lezen