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Was ist der Unterschied zwischen Einfrieren und Vitrifizieren?

Was ist der Unterschied zwischen Einfrieren und Vitrifizieren in der Kryonik? Lesen Sie weiter, um mehr zu erfahren.

Wenn man mit jemandem, der mit dem Thema nicht vertraut ist, über Kryonik spricht, 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 Allerletzte, was wir tun wollen. Stattdessen werden die Patienten verglast, ein anderes Verfahren als das Einfrieren. Schauen wir uns den Unterschied zwischen den beiden Verfahren an.

Gefrierprozess

Wie das Einfrieren funktioniert

Um dies 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 beim Gefrieren aus oder vergrößert sein Volumen um 9 %. Aber warum ist dies 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 des einen Moleküls mit den negativen Ladungen des anderen. Dies 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.

Eine Formation von Eiskristallen auf Glas.
Wenn die Wassermoleküle gefrieren, beginnen sich die Eiskristalle auszudehnen.

Wie sich das Einfrieren auf den Körper auswirkt

Nachdem wir nun definiert haben, was mit Wassermolekülen passiert, wenn sie gefrieren, müssen wir verstehen, wie dieser Prozess in einem Körper abläuft. Dazu müssen wir die Grundbestandteile eines Körpers aufschlüsseln.

Der menschliche Körper ist ein komplexer Organismus mit einem einzigen System. Dieses System kann jedoch in 4 Strukturen unterteilt werden:

  • Zellen
  • Gewebe
  • Organe
  • Systeme (10 Strukturen wie Skelett, Nerven, Muskeln usw.)

Lebende Gewebe, die eine Gruppe von Zellen mit ähnlicher Struktur und Funktion sind, bestehen hauptsächlich aus Wasser. Das Wasser im Körper ist jedoch auch Teil anderer 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 an der Außenseite der Zellen Wasserkristalle. Dadurch werden die Zellen dehydriert und schrumpfen. Sie werden dann gegen die sich bildenden Eiskristalle gepresst, was zu weiteren Schäden an der Zellstruktur und am Gewebe führen kann. Sie können dies in kleinerem Maßstab beobachten, wenn Sie ein Lebensmittel aus dem Gefrierschrank nehmen und es auftauen lassen. Sie werden feststellen, dass es dadurch eher breiig wird. Das liegt daran, dass die Eiskristalle die Zellstruktur beschädigen, so dass sie brechen und ihre Form verlieren.

Stellen Sie sich nun vor, was dies anstelle einer Karotte oder eines Stücks Brokkoli mit einem Menschen machen würde. Die Zellstrukturen im Körper könnten ihre Form nicht beibehalten, wenn sie wegen dieser Eiskristalle auftauen. Wenn jemand eingefroren würde, müsste sein Körper umfangreiche Zellreparaturen durchführen, um wieder funktionieren zu können. Deshalb werden die Patienten in der Kryonik stattdessen vitrifiziert. 

Prozess der Kryokonservierung

Verglasung - was ist das?

Bei der Verglasung wird ein Gegenstand (oder ein Lebewesen) in einen glasartigen Zustand versetzt, ohne dass sich Eiskristalle bilden. Dies wird erreicht, indem der Gegenstand oder die Person auf eine Temperatur von etwa -125 Grad Celsius abgekühlt wird. 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 perfundiert, um Blut zu ersetzen. Dadurch wird den Zellen auch Wasser entzogen. Mit den verbleibenden Wassermolekülen bilden die CPAs einen Schutzschild um sie herum, der verhindert, dass sie sich verklumpen und im Inneren des Patienten Eis bilden. Die Kryoprotektiva 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 sie zum Stillstand gekommen zu sein scheinen.

Eine Person, die mit einem Dewar zur Kryokonservierung von Zellen oder Gewebe arbeitet.
Bei der Kryonik geht es nicht um das Einfrieren von Patienten, sondern um deren Verglasung.

Kryonik und Vitrifikation - was wir tatsächlich tun

Wenn ein Patient kryokonserviert wird, muss der Körper schnell gekühlt werden, um die ischämische Schädigung des Gehirns zu verringern. Um dies zu erreichen, wird unser Bereitschaftsteam (SST) bei Eintritt des gesetzlichen Todes des Patienten den Patienten vor Ort stabilisieren. Dies besteht aus 3 wichtigen Schritten:

  • Cardiopulmonale Unterstützung (CPS) --> Dies ermöglicht die Zirkulation von Blut und Medikamenten bei der Verabreichung, um ischämische Verletzungen zu verhindern und die Geschwindigkeit der externen 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 die Bereitschaftsprozedur und die Profusion zu unterstützen.

Sobald der Patient vor Ort stabilisiert ist, führt das Bereitschaftsteam die Kryokonservierung vor Ort durch. Die Brusthöhle wird chirurgisch geöffnet und die Aorta und die Hohlvene 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 Bereitschaftsteam den Patienten in die Langzeitlagereinrichtung transportieren.

In der letzten Phase des Verfahrens wird der Körper nach seiner Ankunft im Langzeitlager 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 in der Langzeitlagereinrichtung 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.


Allerdings will die Kryonik einen Patienten 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. Aus diesem Grund verwenden Anbieter von Kryokonservierung wie Tomorrow Bio die Verglasung als Hauptmittel 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?", können Sie ihm den Unterschied erklären. 

Wenn Sie mehr über Kryokonservierung und Kryonik erfahren möchten, können Sie gerne einen Termin mit uns vereinbaren. In der Zwischenzeit finden Sie auf Tomorrow Insight weitere Informationen! Vergessen Sie nicht, uns auf Instagram, Discord, Twitter, LinkedIn und Youtube zu folgen, um aktuelle Informationen über Tomorrow Bio zu erhalten!

Tomorrow Bio ist der weltweit am schnellsten wachsende Anbieter für die Kryokonservierung von Menschen. Unsere All-inclusive-Kryokonservierungspläne beginnen bei nur 45 € pro Monat. Erfahren Sie hier mehr.