Wat is het verschil tussen invriezen en vitrificatie?

Vertel iemand op een dinerparty dat je werkt aan cryonics en het eerste wat je bijna altijd hoort is een variant op: "Dus, je vriest mensen in?" Het is de meest voorkomende opvatting over dit vakgebied, en die is op een manier die ertoe doet verkeerd. Cryonics vriest mensen niet in. Invriezen is in feite bijna het ergste wat je met een brein kunt doen dat je probeert te behouden. Wat er in werkelijkheid gebeurt heetvitrificatie, en het verschil tussen die twee is het verschil tussen een structuur aan gruzelementen slaan en die voorzichtig in glas zetten.

Om te zien waarom dat onderscheid het hele spel is, moet je kijken naar wat kou eigenlijk doet met water, want een mens bestaat grotendeels uit water, het brein ongeveer 73% daarvan per gewicht, en water is de probleemmaker.

Wat invriezen eigenlijk doet

Water heeft een vreemde en, voor ons doel, vijandige eigenschap: het zet uit als het bevriest. Als vloeibaar water afkoelt naar 0°C, vertragen de moleculen en vergrendelen ze in een star kristalrooster, en dat rooster neemt ongeveer 9% meer ruimte in dan de vloeistof deed. Dat is waarom een vergeten flesje barst in de vriezer. Het is ook waarom invriezen zo verwoestend is voor levend weefsel.

Als groot weefsel bevriest, vormt het meeste ijs zich in de ruimtes tussen de cellen in plaats van erin, entwee slechte dingen gebeuren tegelijk. Het groeiende ijs drukt de cellen in steeds kleinere ruimtes en vervormt het weefsel eromheen. Tegelijkertijd trekt zuiver water uit de oplossing om ijs te vormen, waardoor alles wat erin was opgelost, zouten en andere opgeloste stoffen, geconcentreerd raakt in de krimpende hoeveelheden vloeistof die overblijven, tot de chemie daar giftig wordt. Mechanische verplettering en chemische vergiftiging, samen bezorgd.

Je hebt het resultaat op kleine schaal gezien. Vries een aardbei in, ontdooi hem, en hij komt zacht en slap terug, omdat de ijsnaalden de celwanden hebben gescheurd en de structuur zijn vorm niet meer kon vasthouden. Stel je nu diezelfde schade voor toegepast op het enige orgaan waar structuurhet belangrijkste is. In het brein, waar identiteit en herinnering leven in de precieze bedrading die beschreven staat inmemory, identity and the brain, is dat soort kristalschade precies wat we niet kunnen toestaan.

Vitrificatie: stevig zonder ijs

Vitrificatie is de uitweg. Het woord komt van het Latijnsevitrum, glas, en dat is precies wat het oplevert. Een vitrificatie substantie is stevig en heel koud, maar kristalliseert nooit. De moleculen vertragen en vergrendelen in dezelfde wanordelijke opstelling die ze als vloeistof hadden, dus er zijn geen kristallen, geen uitzetting, geen scherpe randen, niets dat het weefsel uit elkaar scheurt. De structuur blijft precies zoals hij was, bevroren in de tijd in plaats van bevroren tot ijs.

Een menselijk lichaam vitrificeren in plaats van invriezen vereist chemie. Het meeste water in het lichaam wordt vervangen doorcryoprotectieve middelen, een soort medische antivries, via een proces dat perfusie heet. Deze middelen verlagen de temperatuur waarbij de resterende vloeistof zou kristalliseren en zorgen ervoor dat deze in plaats daarvan in de glasachtige toestand overgaat. Het lichaam wordt vast als het afkoelt door de glasachtige toestandsovergangstemperatuur, ergens rond -120°C tot -130°C, en vanaf dat moment is het verglaziseerd: biologisch gepauzeerd, structureel behouden, alle chemie van verval vertraagd tot een slakkengang.

Hoe verglazing er in de praktijk uitziet

Dit is geen enkele duik in iets kouds. Het is een zorgvuldige, gefaseerde medische procedure die begint op het moment dat het moet. Na de juridische dood is vastgesteld, kost elke minuut structurele integriteit, dus de eerste taak is snelheid, derace tegen celdood waar dit hele vakgebied om draait. Eenstandby-team werkt om de patiënt te stabiliseren, de bloedsomloop te herstellen en snel af te koelen, terwijl het lichaam boven het vriespunt blijft zodat er geen ijs vormt voordat de beschermende middelen zijn toegediend.

Dan volgt deperfusie: het cryoprotectiemiddel wordt in de bloedsomloop gebracht met langzaam stijgende concentratie, waarbij het water in het lichaam geleidelijk wordt vervangen terwijl de temperatuur daalt. Pas als het weefsel verzadigd is, wordt de patiënt verder afgekoeld, uiteindelijk tot-196°C voor langdurige opslag in eendewar. Elke stap dient één belofte: glas, geen ijs.

Dus de volgende keer dat iemand je vraagt of je "dode mensen invriest", heb je een precies antwoord. Nee. We doen precies het tegenovergestelde van invriezen, met opzet, omdat invriezen juist de dingen zou vernietigen die we proberen te redden.

Meer lezen

• Het medische antivriesmiddel (cryoprotectanten)
• Bewaren zonder invriezen
• Waarom is cryopreservatie bij -196°C?
• Vitrificatie vs fixatie