El contenedor que alberga a una persona criopreservada durante un siglo es, conceptualmente, el mismo objeto que el termo que mantiene caliente el café. Solo que es mucho más grande y está diseñado para el extremo opuesto de la escala de temperaturas. No se trata de una simplificación simplista, sino de la clave que explica por qué el almacenamiento a largo plazo es tan fiable. Un congelador mantiene las cosas frías funcionando de forma continua y deja de hacerlo en el instante en que se va la luz. Un dewar mantiene las cosas frías sin hacer prácticamente nada, y esa diferencia es la razón por la que el almacenamiento criogénico no depende de la red eléctrica.
Por eso merece la pena comprender exactamente cómo un termo contrarresta el calor y cómo esa sencilla ley física se aplica a gran escala en un recipiente de acero de tres metros de capacidad en el que caben cuatro personas a -196 °C.
Un termo combate el calor de tres maneras
Los dewars de almacenamiento criogénico son recipientes al vacío destinados a almacenar y transportar sustancias criogénicas, en nuestro caso, nitrógeno líquido. Reciben su nombre de Sir James Dewar, el químico y físico británico que inventó el frasco al vacío, el «frasco Dewar» o termo, en 1892. Piensa en lo que consigue realmente un buen termo: mantiene una bebida fría durante horas bajo el sol, o caliente en un día gélido, sin necesidad de energía alguna. El secreto está en que contrarresta las tres formas en que se transmite el calor.
El diseño no es complicado. Un recipiente tiene dos paredes entre las que se extrae el aire para crear un espacio de vacío, un tapón hermético y una capa reflectante en las superficies que dan a ese espacio. Esos tres elementos juntos impiden la transferencia de calor. El espacio de vacío bloquea la conducción: casi no hay moléculas en el espacio que puedan transportar el calor. El tapón hermético bloquea la convección, ya que el aire no puede circular hacia dentro ni hacia fuera. La capa reflectante contrarresta la radiación, devolviendo el calor en lugar de absorberlo. Un dewar criogénico es, técnicamente, el mismo dispositivo, solo que especializado para líquidos a temperaturas extremadamente bajas y de dimensiones mucho mayores, sobre todo cuando el contenido es una persona en lugar de una bebida. A ese tamaño, la única capa reflectante se convierte en muchas. Los grandes recipientes criogénicos recubren el espacio de vacío con un aislamiento multicapa. Eso significa docenas de láminas alternadas de papel de aluminio reflectante y espaciadores no conductores. Cada lámina devuelve un poco más del calor radiante al lugar de donde proviene.
Desde muestras celulares hasta personas completas
Los dewars se presentan en muchas formas y tamaños, en función de lo que contengan. Los más pequeños almacenan cultivos celulares criopreservados, tejidos, semen y embriones, todos los cuales pueden calentarse y utilizarse con éxito más adelante, lo que nos recuerda que la biología de «suspensión y recuperación» es una práctica habitual, no especulativa, y constituye la misma base sobre la que se sust enta la propia biostasis. Los dewars diseñados adecuadamente también albergan a pacientes criopreservados, ya sea el cuerpo completo o, en el caso de los pacientes neurológicos, solo el cerebro.
Los proveedores como Tomorrow.bio utilizar dewars de acero inoxidable que resisten el deterioro durante largos periodos de tiempo, y que se almacenan y supervisan en las instalaciones de almacenamiento a largo plazo. Los dewars para cuerpos enteros más habituales miden unos 3 metros de alto y 1 metro de ancho, y tienen capacidad para hasta 4 pacientes con el cuerpo completo. Los pacientes neurológicos suelen mantenerse en una columna específica situada en el centro del dewar.
¿Por qué hay que rellenar el nitrógeno?
Como sabe cualquiera que tenga un termo, el café acaba enfriándose. Un termo de alta calidad retrasa ese proceso, pero al final el calor siempre acaba imponiéndose. Un dewar no es diferente, ni siquiera con un aislamiento avanzado, y la razón principal es la tapa. Un recipiente perfectamente sellado aislaría mejor, pero nunca se podrían introducir y sacar pacientes, por lo que la tapa supone una renuncia deliberada a parte del aislamiento a cambio de facilitar el acceso.
El nitrógeno líquido solo existe en estado líquido a una temperatura igual o inferior a -196 °C; a temperaturas superiores a esa, hierve, se convierte en gas y se dispersa. Por lo tanto, una pequeña cantidad del nitrógeno contenido en un dewar se calienta lentamente, hierve y se convierte en gas. El recipiente debe permitir que ese gas se escape. De lo contrario, la presión aumentaría hasta que se rompiera, un resultado que queremos evitar a toda costa. La otra cara de la pérdida por evaporación es el rellenado. Cualquier recipiente Dewar que conserve material biológico debe rellenarse periódicamente. No es algo frecuente, pero supone un coste recurrente real en un proceso destinado a durar mucho tiempo. En la práctica, los operadores de las instalaciones rellenan los recipientes criogénicos Dewar aproximadamente una vez a la semana, más como margen de seguridad que porque el nivel de nitrógeno haya bajado tanto. Incluso con este mantenimiento, el nitrógeno líquido sigue siendo hoy en día la forma más práctica, económica y respetuosa con el medio ambiente de almacenar pacientes.
¿Por qué se coloca a los pacientes con la cabeza hacia abajo?
Hay un detalle que parece macabro hasta que se comprende la lógica: los pacientes se almacenan boca abajo, con la cabeza hacia abajo. Es inevitable que, con el tiempo, parte del nitrógeno se evapore, por lo que el nivel del líquido puede bajar. La parte del paciente que menos se quiere que quede expuesta es el cerebro. Según los conocimientos actuales, todo lo que hace que una persona sea quien es está codificado en su estructura. Al almacenar al paciente boca abajo, el cerebro queda en el fondo del dewar, el último lugar en verse afectado por cualquier pérdida de nitrógeno líquido, incluso en las circunstancias más extremas e imprevisibles. Se trata de una sencilla medida de seguridad geométrica para proteger el tejido más importante que existe.
Un dewar criogénico es un termo gigante que protege a una persona sin necesidad de electricidad alguna, y precisamente por eso sigue funcionando cuando todo lo que necesita electricidad ya ha dejado de funcionar.