Wer bei einem Abendessen erzählt, im Bereich Kryonik zu arbeiten, hört fast immer dieselbe Frage: „Ihr friert also Menschen ein?“ Diese Vorstellung von Kryonik ist weit verbreitet, beruht aber auf einem entscheidenden Missverständnis. Bei der Kryonik soll der Körper möglichst ohne Eisbildung konserviert werden. Wer die Struktur eines Gehirns erhalten möchte, muss Schäden durch Eisbildung möglichst vermeiden. Das angestrebte Verfahren heißt Vitrifikation: Das Gewebe soll glasartig erstarren, ohne dass Eiskristalle seine Struktur schädigen.
Warum dieser Unterschied so wichtig ist, zeigt ein Blick auf das Verhalten von Wasser beim Abkühlen. Der menschliche Körper besteht größtenteils aus Wasser; beim Gehirn macht es etwa 73 % des Gewichts aus.
Was beim Gefrieren tatsächlich passiert
Wasser hat eine besondere Eigenschaft, die bei der Konservierung von Gewebe problematisch ist: Es dehnt sich beim Gefrieren aus. Kühlt flüssiges Wasser auf 0 °C ab, verlangsamen sich seine Moleküle und ordnen sich zu einem starren Kristallgitter, das etwa 9 % mehr Raum einnimmt als die flüssige Form. Deshalb platzt eine vergessene Flasche im Gefrierfach. Und deshalb ist Gefrieren für lebendes Gewebe so zerstörerisch.
Beim Gefrieren größerer Gewebeproben entsteht das Eis meist zwischen den Zellen. Dabei wird das Gewebe auf zweifache Weise geschädigt. Das wachsende Eis drängt die Zellen in immer engere Räume und verformt das umliegende Gewebe. Wenn Wasser zu Eis gefriert, bleiben Salze und andere gelöste Stoffe in der restlichen Flüssigkeit zurück. Dort steigt ihre Konzentration so stark an, dass sie die Zellen schädigen können. Das Gewebe wird also zugleich mechanisch und chemisch geschädigt.
Ein Beispiel dafür kennt man aus dem Alltag. Eine eingefrorene Erdbeere ist nach dem Auftauen weich und matschig, weil die Eisbildung ihre Zellstrukturen geschädigt hat. Solche Schäden wären im Gehirn besonders problematisch, denn hier kommt es auf den Erhalt der Strukturen an. Die Verschaltung der Nervenzellen im Gehirn ist eine Grundlage von Identität und Erinnerung, beschrieben in „Erinnerung, Identität und das Gehirn“. Deshalb sollen Schäden durch Eiskristalle unbedingt verhindert werden.
Vitrifikation: fest, ohne Eis
Vitrifikation soll solche Schäden vermeiden. Der Begriff leitet sich vom lateinischen Wort „vitrum“ für Glas ab und bezeichnet den Übergang in einen glasartigen Zustand. Eine vitrifizierte Substanz ist ohne Kristallbildung erstarrt. Beim Abkühlen nimmt die Beweglichkeit der Moleküle ab, bis die Substanz erstarrt. Dabei bleibt die ungeordnete Anordnung der Moleküle erhalten, ohne dass sich Eiskristalle bilden. So sollen die Gewebestrukturen möglichst erhalten bleiben.
Damit ein menschlicher Körper glasartig erstarrt, ohne dass sich Eis bildet, sind spezielle Schutzstoffe nötig. Bei der sogenannten Perfusion wird das Gewebe mit einer Lösung durchspült, die Kryoprotektiva enthält. Diese Stoffe dienen als Gefrierschutzmittel. Diese Substanzen senken die Temperatur, bei der die verbleibende Flüssigkeit kristallisieren würde, und lassen sie stattdessen in den glasartigen Zustand übergehen. Beim Abkühlen auf etwa −120 °C bis −130 °C erreicht der Körper den Bereich der Glasübergangstemperatur und erstarrt glasartig. In diesem Zustand sind biologische Vorgänge und Abbauprozesse stark verlangsamt.
Wie Vitrifikation in der Praxis aussieht
Für die Vitrifikation reicht es nicht, den Körper in eine kalte Flüssigkeit einzutauchen. Das Verfahren umfasst mehrere aufeinander abgestimmte Schritte und muss möglichst unmittelbar nach der Todesfeststellung beginnen. Nach der ärztlichen Feststellung des Todes zählt jede Minute: Je länger die Versorgung des Gewebes unterbrochen ist, desto schwieriger wird es, seine Strukturen zu erhalten. Das ist der Wettlauf gegen den zellulären Verfall, auf den dieses ganze Feld ausgerichtet ist. Ein Bereitschaftsteam beginnt damit, die Durchblutung künstlich aufrechtzuerhalten und den Körper rasch zu kühlen. Bis die Schutzstoffe eingebracht sind, bleibt die Temperatur oberhalb des Gefrierpunkts, um Eisbildung zu vermeiden.
Dann folgt die Perfusion: Das Kryoprotektivum wird in langsam steigender Konzentration in den Kreislauf eingebracht und ersetzt dabei nach und nach das Körperwasser, während die Temperatur sinkt. Erst wenn die Schutzlösung das Gewebe vollständig durchdrungen hat, wird der Körper weiter auf −196 °C abgekühlt und anschließend zur Langzeitlagerung in einem Dewargefäß aufbewahrt. Alle Schritte dienen dem Ziel, das Gewebe ohne Eisbildung in einen glasartigen Zustand zu überführen.
Auf die Frage, ob bei der Kryonik „tote Menschen eingefroren werden“, lässt sich daher antworten: Angestrebt wird eine Vitrifikation. Dabei soll die Bildung von Eiskristallen verhindert werden, weil diese die zu erhaltenden Gewebestrukturen schädigen können.
Kurz gesagt: Beim Gefrieren bilden sich Eiskristalle, die Gewebe zerstören. Bei der Vitrifikation sollen Kryoprotektiva und kontrollierte Kühlung dafür sorgen, dass das Gewebe ohne Kristallbildung glasartig erstarrt.
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