Segðu einhverjum á veislu að þú vinnur við frystingu lífvera og fyrsta sem þú munt heyra, næstum alltaf, er einhver útgáfa af: "Þannig að þú frystir fólk?". Þetta er algengasta skoðun á þessu sviði, og hún er röng á þann hátt sem skiptir máli. Frysting frýs ekki fólk. Frysting er í raun nánast það versta sem þú gætir gert við heila sem þú ert að reyna að varðveita. Það sem gerist í raun er kallaðglerun, og munurinn á þessu tvennu er munurinn á því að brjóta niður bygging og að setja hana varlega í gler.
Til að sjá hvers vegna þessi greinarmunur skiptir öllu máli, þarftu að skoða hvað kuldi gerir í raun við vatn, því maðurinn er að mestu vatn, heilinn um 73% af því eftir þyngd, og vatn er uppspretta vandræðanna.
Hvað frysting gerir í raun
Vatn hefur sérstæða og, fyrir okkar tilgang, fjandsamlega eiginleika: það þenst út þegar það frýs. Þegar fljótandi vatn kólnar niður í 0°C, hægja sameindirnar á sér og læsast í stífan kristalgrind, og sú grind tekur um 9% meira pláss en vökvinn gerði. Þetta er ástæðan fyrir því að gleymd flaska springur í frystinum. Þetta er einnig ástæðan fyrir því að frysting er svo eyðileggjandi fyrir lifandi vef.
Þegar stór vefur frýs, myndast megnið af ísnum í rýmum milli frumnanna fremur en inni í þeim, ogtvö slæm hlutir gerast á sama tíma. Vaxandi ísinn þrýstir frumunum inn í smærri og smærri rými og skekkir vefinn í kringum þær. Á sama tíma, þegar hreint vatn dregur úr lausn til að mynda ís, safnast allt sem var uppleyst í því vatni, salt og önnur uppleyst efni, saman í minnkandi vökvarýmum sem eftir standa, þangað til efnafræðin þar verður eitruð. Vélræn kúgun og efnafræðileg eitrun, saman.
Þú hefur séð afleiðingarnar á smáum skala. Frystu jarðaber, þið það, og það verður mjúkt og slapt, vegna þess að ískristallarnir rifu frumuveggina og byggingin gat ekki haldið lögun sinni. Nú ímyndaruðu þér það sama ástandi beitt á það eina líffæri þar sem bygginger skiptir máli. Í heilanum, þar sem sjálfsvitund og minni búa í nákvæmu rafkerfi sem lýst er íminni, sjálfsvitund og heilinn, er þessi gerð af kristalaskaði nákvæmlega það sem við getum ekki leyft okkur.
Glerun: fast án ís
Glerun er leiðin út úr vandanum. Orðið kemur úr latínuvitrum, gler, og það er nákvæmlega það sem hún framleiðir. Gleruð efni eru fast og mjög kalt, en þau kristallast aldrei. Sameindirnar hægja á sér og læsast á staðnum í sömu óreglulegu uppröðun og þær höfðu sem vökvi, svo það eru engir kristalar, engin útþensla, engar hvassar brúnir, ekkert sem rífur vefinn í sundur. Byggingin er haldin nákvæmlega eins og hún var, stöðvuð í tíma fremur en fryst í ís.
Að fá mannslíkama til að glera í staðinn fyrir að frýsa krefst efnafræði. Megnið af vatninu í líkamanum er skipt út fyrirvarnarefni, sem eru eins konns læknisfræðileg frostvarnarefni, meðferð sem kallast vökvun. Þessi efni lækka hitastigið sem eftirstandandi vökvi myndi kristallast við og leyfa honum að fara í staðinn yfir í glerkennt ástand. Líkid storknar á meðan það kólnar í gegnum glerkennt ástandsbreytingarhita, einhvers staðar á milli -120°C og -130°C, og frá því augnabragði er það glerkennt: líffræðilega stöðvað, byggingarlega varðveitt, allur efnaskiptaferill niðurbrots hægur sem mögulegt er.
Hvernig glerkenning lítur út í raunveruleikanum
Þetta er ekki einföld dýfing í einhverja köldu vökva. Þetta er vandlega skipulögð læknisfræðileg aðgerð sem hefst þegar hún verður að hefjast. Eftir að löglegur dauðsfall er staðfestur kostar hver mínúta byggingarlega heilindi, svo fyrsta verkefnið er hraði, þaðkapphlaup gegn frumurofi sem allt þetta svið er skipulagt í kringum. Einbifreiðarteymi vinnur að því að stöðga sjúklinginn, endurheimta blóðrás og hefja hröð kælingu, á meðan líkaminn er haldið ofan við frostmarkið svo að enginn ís myndist áður en varnarefnin eru komin inn.
Síðan kemurvökvun: varnarefnið er komið inn í blóðrásina með hægt vaxandi styrk, smám saman að skipta út vatni líkamans á meðan hitastigið er lækkað. Aðeins þegar vefurinn er mettaður er sjúklingurinn kældur alveg niður, og loks nær-196°C til langtímageymslu ídewar. Hvert skref er til að halda einu loforði: gler, ekki ís.
Svo næst þegar einhver spyr hvort þú séir að "frjósa dauða menn", hefurðu nákvæmt svar. Nei. Við erum að gera hið gagnstæða við að frjósa, með ásettu ráði, vegna þess að að frjósa myndi eyðileggja það sem við erum að reyna að bjarga.
Stuttu máli sögðu: Að frjósa myndar ískristalla sem skemma vef. Glerkenning notar varnarefni og stjórnað kælingu til að ná glerkennt ástandi með mun minni ísmyndun.
Skoðaðu þetta hagnýta tól
Notaðu gagnvirka tólið til að kanna spurninguna í þessari grein.
Hlaða inn í gagnvirka tækið...
Frekari lesning