Si l'objectiu és la vitrificació, és a dir, portar un cos a un estat estable, vitri, en lloc de deixar-hi formar gel destructiu, els crioprotectors són el mecanisme que ho fa físicament possible. Són, gairebé literalment, anticongelant mèdic. I, com molts dels instruments més importants d'aquest camp, comporten un compromís molt marcat, al voltant del qual s'articula tot el procediment: allò que protegeix el teixit del gel també és tòxic per a ell si la dosi no és la correcta. Entendre els crioprotectors vol dir entendre com es gestiona aquesta tensió.
Per què cal evitar la formació de gel
El principal problema és la formació de gel. Quan l'aigua es congela dins d'un cos, provoca dos tipus de dany alhora. El primer és mecànic: a mesura que creixen els cristalls de gel, comprimeixen les cèl·lules veïnes dins d'espais cada vegada més estrets de líquid no congelat i deformen les estructures fines de l'interior. El segon és químic: a mesura que l'aigua pura es congela, tot el que hi havia dissolt s'acumula en el líquid que va quedant, de manera que concentra sals i soluts fins que aquest líquid assoleix concentracions perjudicials per a les cèl·lules. Cadascun d'aquests efectes, per separat, ja seria greu. Junts, fan que la congelació convencional danyi de manera greu les estructures biològiques relacionades amb la identitat d'una persona, les estructures que codifiquen la teva identitat.
Els crioprotectors s'utilitzen per reduir al màxim la formació de gel. En comptes de formar cristalls de gel, el teixit pot vitrificar-se, amb un grau de conservació estructural condicionat per la qualitat de la perfusió.
Què són exactament els crioprotectors
Un agent crioprotector es comporta d'una manera semblant a l'antigel que es posa al radiador d'un cotxe: es dissol en aigua i abaixa la temperatura a la qual aquesta aigua cristal·litzaria. Els compostos de grau mèdic utilitzats en criònica, com el glicerol, l'etilenglicol, el propilenglicol i el dimetilsulfòxid (DMSO), es trien i es combinen precisament per a aquesta funció. Es classifiquen en dues famílies que actuen de manera complementària:
- Els agents penetrants travessen la membrana cel·lular i eviten que el gel es formi dins de la cèl·lula.
- Els agents no penetrants es queden fora de la cèl·lula i eviten que el gel es formi als espais entre les cèl·lules, on sol aparèixer primer. Els agents penetrants travessen la membrana cel·lular i redueixen la probabilitat que es formi gel a l'interior de la cèl·lula.
S'utilitzen conjuntament per un motiu fonamental: com que els agents no penetrants s'ocupen de l'espai extracel·lular, més propens al gel i més fàcil de tractar, els agents penetrants no necessiten arribar a concentracions tan altes a l'interior de la cèl·lula. La concentració és, precisament, el factor decisiu.
L'equilibri entre protecció i toxicitat
Aquí hi ha la tensió que defineix tot el camp de la crioprotecció. Per vitrificar de manera fiable cal substituir bona part de l'aigua del cos per crioprotector. Però com més alta és la concentració, més tòxic esdevé l'agent per al teixit. Si se'n fa servir massa poc, apareix gel. Si se'n fa servir massa, apareix dany químic. L'art consisteix a trobar l'equilibri exacte entre tots dos extrems.
Dos fets fan possible aquest equilibri. Primer, la toxicitat depèn molt de la temperatura: un agent que podria danyar el teixit a temperatures elevades és molt menys tòxic a baixa temperatura. Per això els crioprotectors s'introdueixen gradualment, a concentració creixent, mentre el cos es refreda alhora, de manera que la toxicitat es manté baixa a cada pas. Segon, les combinacions d'agents adequades poden reduir la toxicitat total de la mescla per sota de la que causaria qualsevol agent sol a plena concentració. Trobar aquesta combinació és un problema de recerca actiu, i millorar-la és una de les vies més directes per augmentar la qualitat d'una futura qualitat de la reanimació.
Les solucions crioprotectores continuen evolucionant
El crioprotector que s'utilitza avui no és una sola substància, sinó un còctel afinat amb precisió, fruit de dècades de recerca i perfeccionament. El criobiòleg Greg Fahy va desenvolupar successives generacions de solucions de vitrificació, cadascuna de les quals corregia un defecte de l'anterior. Les primeres mescles d'un sol agent van deixar pas a combinacions de DMSO amb amides i propilenglicol. Després, l'etilenglicol va substituir els components més tòxics. Més tard van arribar molècules que bloquegen el gel i suprimeixen la cristal·lització a concentracions més baixes. Les formulacions més recents han ajustat la proporció de components no penetrants per reduir el dany causat pel fred. Les formulacions actuals destinades a ús humà són el resultat d'aquest procés de desenvolupament. Tomorrow.bio i el Cryonics Institute utilitzen una versió optimitzada d'una solució anomenada VM1, formada aproximadament a parts iguals de dimetilsulfòxid i etilenglicol. Altres proveïdors utilitzen formulacions pròpies i patentades. Les dues opcions representen compromisos diferents entre cost i documentació: el VM1 té un cost molt inferior per cas. Els investigadors disposen fins i tot d'una mesura predictiva de toxicitat, anomenada *qv*, que ajuda a dissenyar mescles que vitrifiquin de manera fiable amb el mínim dany possible. La idea clau és que els crioprotectors no són formulacions definitives: evolucionen constantment, i cada millora pot augmentar la qualitat de la preservació i fer avançar el camp, el tema de fer avançar el camp.
El problema obert que ningú amaga
Cal afegir un últim matís important. A temperatures criogèniques, la toxicitat dels crioprotectors queda molt reduïda, perquè les reaccions químiques esdevenen extremament lentes. La toxicitat és un problema del reescalfament. Durant el reescalfament, caldria retirar els agents de manera ràpida i controlada per evitar danyar el teixit. Fer-ho correctament és un repte que haurà d'afrontar la medicina futura encarregada de la reanimació, i no és quelcom que es pugui resoldre avui. Cal deixar-ho clar: actualment la reanimació no és possible actualment i afirmar el contrari seria deshonest. La hipòtesi és que una civilització capaç de reparar la causa inicial de la mort també podrà controlar el reescalfament i aprofitar la informació continguda en l'estructura preservada.
Bona part de la recerca en curs a Tomorrow.bio i en altres centres se centra precisament en aquest equilibri entre una protecció més gran contra el gel i una toxicitat més baixa. Cada millora en la mescla pot augmentar directament el grau de conservació de l'estructura d'una persona fins als −196 °C.
En resum: Els crioprotectors redueixen la formació de gel i fan possible la vitrificació. Tanmateix, també poden causar toxicitat i estrès osmòtic; per això cal controlar acuradament la concentració, la temperatura i la manera d'administrar-los.
Explora aquesta eina pràctica
Fes servir l'eina interactiva per examinar la qüestió d'aquest article.
S'està carregant l'eina interactiva...
Per saber-ne més