He aquí un dato realmente curioso sobre cómo almacenamos a los pacientes hoy en día: la temperatura que hace que el almacenamiento sea económico y fiable, -196 °C, es más baja que la temperatura que mejor protegería el tejido. No enfriamos a los pacientes hasta ese punto porque así lo exija la física. Lo hacemos simplemente porque esa es la temperatura que alcanza el nitrógeno líquido, y el nitrógeno líquido es lo que tenemos. Este artículo trata sobre la brecha que existe entre lo que resulta práctico y lo que es óptimo, y sobre el método experimental de conservación que intenta cerrarla.
Tomorrow.bio investiga Tomorrow.bio formas de mejorar la conservación. Las primeras fases ya están perfeccionadas: los equipos de SST llevan a cabo el único procedimiento profesional de crioprotección de cuerpo entero disponible sobre el terreno, los crioprotectores de última generación limitan el daño celular durante el enfriamiento y el nitrógeno líquido proporciona un entorno de almacenamiento muy estable. Sin embargo, aún es posible seguir perfeccionando el proceso, y una cuestión pendiente es la propia temperatura de almacenamiento.
El problema no es el almacenamiento, sino el trayecto hasta el lugar de almacenamiento.
La mayoría de las personas criopreservadas se conservan en nitrógeno líquido a -196 °C. El método es económico, sostenible, no consume electricidad y es fácil de mantener, ya que solo hay que rellenarlo aproximadamente una vez a la semana. Entonces, ¿cuál es el problema?
Durante la crioconservación, los pacientes entran en un estado vitrificado, similar al del vidrio, a unos -130 °C. A continuación, se enfrían aún más hasta alcanzar los -196 °C, la temperatura natural del nitrógeno líquido, donde su temperatura se mantiene estable. El problema no es el estado de reposo a -196 °C, sino el proceso de enfriamiento entre los -130 °C y los -196 °C.
Hablando sin rodeos, a -196 °C la conservación no es significativamente mejor que a -130 °C. El nitrógeno líquido simplemente se encuentra a una temperatura con la que la crioconservación puede funcionar; en todo caso, sería más conveniente que su temperatura estuviera más cerca del punto de transición vítrea, aunque siguiera estando por debajo de él. El enfriamiento uniforme minimiza la tensión térmica a medida que el tejido desciende por debajo de la temperatura de vitrificación, y mantener la temperatura cerca de la transición vítrea durante un tiempo justo después de la vitrificación permite que la tensión se relaje antes de que continúe el enfriamiento. Por el contrario, bajar hasta los -196 °C provoca fracturas en el tejido. Estas fracturas no destruyen necesariamente la información neuroanatómica crucial, pero sí complican la recuperación futura, lo que las convierte en uno de los verdaderos retos técnicos para una conservación de alta calidad.
¿Por qué el enfriamiento hace que el cristal se rompa?
El mecanismo obedece a principios básicos de la física. Las moléculas vibran, y esa vibración determina un volumen característico a cualquier temperatura dada; al enfriar un objeto, este se contrae. Esto es lo que se conoce como contracción térmica. Cuando un cuerpo vitrificado se enfría, su interior, más cálido, se enfría y se contrae ligeramente más rápido que su capa exterior. [1] El interior y el exterior están unidos, por lo que la diferencia en la contracción genera tensión. A partir de cierto punto, el sólido vítreo libera esa tensión de la única forma en que puede hacerlo un sólido frágil: fracturándose. La escala determina la gravedad de este fenómeno. Unos pocos mililitros de tejido o un solo embrión alcanzan el equilibrio lo suficientemente rápido como para que no se forme un gradiente significativo, por lo que estas muestras llegan intactas a los -196 °C. El cuerpo humano mantiene un gradiente a lo largo de decenas de centímetros durante horas, razón por la cual la fractura se produce a nuestra escala y no en el laboratorio. Cuanto más se baja la temperatura por debajo de la transición vítrea, mayor es el desajuste de contracción que se acumula.
Almacenamiento a temperatura intermedia: detener la refrigeración antes
La solución se deriva directamente del diagnóstico. Si la mayor parte de la fractura se produce al pasar de -130 °C a -196 °C, entonces hay que enfriar lentamente a través de la transición vítrea y detenerse antes, manteniendo al paciente más cerca del punto de vitrificación. Eso es exactamente lo que hace el almacenamiento a temperatura intermedia (ITS), llamado así por una temperatura de almacenamiento que se sitúa entre la vitrificación y el nitrógeno líquido, en torno a los -140 °C. La tensión térmica es menor cuando se detiene antes el enfriamiento más allá de la transición vítrea, y los datos anteriores muestran que el riesgo de daño es mayor cuanto más rápido se enfría el tejido. [2] En teoría, el ITS es el mejor método de conservación.
Entonces, ¿por qué no es un estándar? Un análisis honesto de costes y beneficios
Porque una mejor conservación no es la única variable, y ahí es donde la calibración prevalece sobre el entusiasmo. El ITS no se utiliza habitualmente fuera del ámbito de la investigación, por razones más prácticas que teóricas, y estas se acumulan:
- Mucho menos margen de nitrógeno. Un dewar tradicional de -196 °C se mantiene casi lleno, con más de 1 000 litros, suficiente para mantener la conservación durante meses antes de que se agote. La recarga semanal es una rutina, no un plazo límite. Un dewar típico del ITS solo contiene unos 120 litros en el fondo, lo que como mucho basta para unos 5 días a -140 °C. Menos margen significa menos margen de error.
- Mayor consumo, menor capacidad. Los dewars de ITS consumen aproximadamente el doble de nitrógeno líquido que sus homólogos más fríos. Además, solo ofrecen alrededor de un tercio de la capacidad de almacenamiento. Gran parte del interior debe permanecer vacío, ya que ese es el espacio de vapor en el que se sienta el paciente. Al igual que los dewars estándar, pueden rellenarse automáticamente, pero requieren más recursos y revisiones más frecuentes para mantener una temperatura estable.
- Más posibilidades de desviación. Mantener una temperatura intermedia precisa es, por naturaleza, más difícil que dejar que un recipiente se mantenga en el punto de ebullición fijo del nitrógeno. Es más probable que se produzcan fluctuaciones de temperatura potencialmente dañinas, lo que convierte al ITS, tal y como está diseñado actualmente, en la opción menos fiable y menos segura.
Estos inconvenientes tienen solución, pero resolverlos eleva drásticamente los costes de mantenimiento del almacenamiento. Por lo tanto, el sector se enfrenta a una disyuntiva real. En principio, el método reduce la fracturación. En la práctica, sin embargo, actualmente aumenta el riesgo de una variación de temperatura. Una variación de temperatura pone en peligro a todo el paciente, no solo a un plano de fractura. Por ahora, ganan los dewars clásicos a -196 °C. Son estables y cuentan con una enorme reserva de nitrógeno. A lo largo de un siglo, el parámetro que más importa no es el menor daño teórico, sino la menor probabilidad de que se produzca un fallo catastrófico.
El almacenamiento a temperatura intermedia sacrifica una menor fractura de los tejidos a cambio de un menor margen frente a situaciones catastróficas, y hasta que ese margen se reduzca, el lugar más seguro para un paciente sigue siendo el frío profundo, que solo requiere un relleno periódico.