Wenn man mit jemandem über Kryonik spricht, der mit dem Thema nicht vertraut ist, ist die erste Reaktion meist: "Ihr friert also Menschen ein?" Das ist eine der häufigsten Fehleinschätzungen. In der Kryonik werden keine Menschen eingefroren, das ist sogar das Letzte, was wir tun wollen. Stattdessen werden die Patienten verglast, ein anderer Prozess als das Einfrieren. Schauen wir uns den Unterschied zwischen den beiden Verfahren an.
Gefrierprozess
Wie das Einfrieren funktioniert
Um das zu verstehen, müssen wir wissen, was passiert, wenn Wasser gefriert. Bei 0 Grad Celsius beginnen sich Eiskristalle zu bilden. Während diese Kristalle wachsen, bleibt das Wasser auf dieser Temperatur. Deshalb dehnt sich Wasser aus, wenn es gefriert, d.h. es vergrößert sein Volumen um 9 %. Aber warum ist das der Fall?
Ein Wassermolekül besteht aus einem Sauerstoffatom und zwei Wasserstoffatomen,H2O. Die beiden Wasserstoffatome erzeugen eine negative Ladung, während das Sauerstoffatom eine positive Ladung erzeugt. Wenn sich mehrere Wassermoleküle einander nähern, verbinden sich die positiven Ladungen eines Moleküls mit den negativen Ladungen eines anderen. Das verleiht dem Wasser seine besondere Struktur und Eigenschaften, wie z. B. die Oberflächenspannung. In flüssigem Zustand können sich diese Moleküle frei bewegen. Wenn die Temperatur jedoch sinkt, nimmt ihre Bewegung ab und sie verlieren dabei Energie. Wenn die Temperatur 0 Grad Celsius erreicht, nehmen die Moleküle eine festere Form an.
Wie das Einfrieren den Körper beeinflusst
Nachdem wir nun definiert haben, was mit Wassermolekülen passiert, wenn sie gefrieren, müssen wir verstehen, wie dieser Prozess bei einem Körper funktioniert. Dazu müssen wir die Grundbestandteile eines Körpers aufschlüsseln.
Der menschliche Körper ist ein komplexer Organismus, der aus einem einzigen System besteht. Dieses System kann jedoch in 4 Strukturen unterteilt werden:
- Zellen
- Tissues
- Organe
- Systeme (10 Strukturen wie Skelett, Nerven, Muskeln usw.)
Lebendes Gewebe, also eine Gruppe von Zellen, die eine ähnliche Struktur und Funktion haben, besteht hauptsächlich aus Wasser. Das Wasser im Körper ist aber auch Teil von anderen Lösungen mit anderen Molekülen. Wenn die Temperatur sinkt und die Wassermoleküle zu gefrieren beginnen, beginnen sie, andere Moleküle in eine konzentrierte Lösung zu drücken.
Außerdem bilden sich Wasserkristalle an der Außenseite der Zellen. Dadurch werden die Zellen dehydriert und schrumpfen. Sie werden dann gegen die sich bildenden Eiskristalle gepresst, was zu weiteren Schäden an der Zellstruktur und dem Gewebe führen kann. Du kannst das in kleinerem Maßstab beobachten, wenn du ein Lebensmittel aus dem Gefrierschrank nimmst und es auftauen lässt. Du wirst feststellen, dass es dadurch breiiger wird. Das liegt daran, dass die Eiskristalle die Zellstruktur beschädigen, so dass sie zerbrechen und ihre Form verlieren.
Anstelle einer Karotte oder eines Stücks Brokkoli kannst du dir jetzt vorstellen, was das mit einem Menschen machen würde. Die Zellstrukturen im Körper würden durch die Eiskristalle nicht mehr ihre Form behalten, wenn sie auftauen. Wenn jemand eingefroren würde, müsste sein Körper umfangreiche Zellreparaturen durchführen, um wieder funktionieren zu können. Deshalb werden Patienten in der Kryonik stattdessen vitrifiziert.
Prozess der Kryokonservierung
Verglasung - was ist das?
Verglasung ist der Prozess, bei dem ein Gegenstand (oder ein Lebewesen) in einen glasartigen Zustand versetzt wird, ohne dass sich Eiskristalle bilden. Dies wird erreicht, indem man den Gegenstand oder die Person abkühlt, bis sie eine Temperatur von etwa -125 Grad Celsius erreicht. Um dies beim Menschen zu erreichen, werden die Wassermoleküle im Körper durch eine Art medizinisches Frostschutzmittel ersetzt, das so genannte Cryoprotectant Agent (CPA).
Bei der Kryokonservierung von Menschen werden CPAs in den Körper geleitet, um Blut zu ersetzen. Dadurch wird den Zellen auch Wasser entzogen. Mit den verbleibenden Wassermolekülen bilden die CPAs einen Schutzschild um sie herum und verhindern, dass sie sich verklumpen und im Inneren des Patienten Eis bilden. Die Kryoprotektoren schützen den Körper beim Durchschreiten der Glasübergangstemperatur, die bei etwa -120 Grad Celsius liegt. An diesem Punkt ist der Patient nun verglast und alle biologischen Aktivitäten sind so langsam, dass es scheint, als hätten sie aufgehört.
Kryonik und Vitrifikation - was wir wirklich tun
Wenn ein Patient kryokonserviert wird, muss der Körper schnell gekühlt werden, um die ischämischen Schäden am Gehirn zu verringern. Um dies zu erreichen, kümmert sich unser standby (SST) nach dem gesetzlichen Tod des Patienten um die Stabilisierung des Patienten vor Ort. Dies besteht aus 3 wichtigen Schritten:
- Cardiopulmonale Unterstützung (CPS) --> Dies ermöglicht die Zirkulation von Blut und Medikamenten, während sie verabreicht werden, um ischämische Verletzungen zu verhindern und die externe Kühlung zu verbessern
- Induktion von Hypothermie--> Dies wird erreicht, indem der Patient in ein tragbares Eisbad gelegt wird, um eine schnelle Abkühlung zu erreichen. Der Patient sollte jedoch nicht unter 0 Grad Celsius gekühlt werden.
- Verabreichung von Medikamenten--> Damit muss sofort begonnen werden, um das standby und den Blutfluss zu unterstützen.
Sobald der Patient vor Ort stabilisiert ist, führt das standby die Kryokonservierung vor Ort durch. Die Brusthöhle wird chirurgisch geöffnet und die Aorta und die Vena Cava werden kanüliert, um den Patienten an das Perfusionssystem anzuschließen, damit die CPA-Perfusion beginnen kann. CPA wird langsam mit steigender Konzentration perfundiert, wobei der Patient von innen gekühlt und vor Eisbildung geschützt wird, bis die gewünschte Konzentration erreicht ist. Sobald der Patient vollständig mit der höchsten CPA-Konzentration perfundiert wurde, kann das standby ihn zum Langzeitlager transportieren.
In der letzten Phase des Verfahrens, nach der Ankunft im Langzeitlager, wird der Körper in einer Kühlkammer weiter abgekühlt. Diese kühlt den Patienten über einen Zeitraum von Tagen bis Wochen ab, bis er -196 Grad Celsius erreicht. Sobald der Patient diese Endtemperatur erreicht hat, wird er in einen Dewar, eine spezielle Vakuumflasche für die Kryotechnik, gelegt. In diesem verglasten Zustand kann der Patient auf unbestimmte Zeit im Langzeitlager aufbewahrt werden, bis eine Wiederbelebung möglich ist.
Fazit
Während es beim Einfrieren und Verglasen um kalte Temperaturen geht, sind die chemischen Reaktionen beim Abkühlen völlig unterschiedlich. Daher rührt oft das Missverständnis.
Die Kryonik will einen Patienten jedoch nicht einfrieren. Das Einfrieren würde den Körper des Patienten so stark schädigen, dass umfangreiche zelluläre Reparaturen erforderlich wären, bevor eine Wiederbelebung überhaupt in Betracht gezogen werden könnte. Deshalb verwenden Kryokonservierungsanbieter wie Tomorrow.bio die Vitrifikation als Hauptmethode zur Kühlung eines Körpers. Damit soll sichergestellt werden, dass sich der Patient in einem Zustand befindet, der eine zukünftige Wiederbelebung mit minimalen Schäden am Körper erleichtert.
Wenn also das nächste Mal jemand sagt: "Oh, Kryonik. Ist das nicht das Einfrieren toter Menschen?", kannst du ihm den Unterschied erklären.
