La perfusione crioprotettiva non sostituisce ogni molecola d'acqua presente nel corpo. È un tentativo controllato di distribuire una soluzione concentrata attraverso il sistema vascolare.
L'obiettivo è sopprimere la formazione di ghiaccio durante il raffreddamento, limitando allo stesso tempo lo stress osmotico, la tossicità chimica e i danni meccanici.
Perché servono gli agenti crioprotettori
Il raffreddamento di un tessuto biologico senza una protezione adeguata produce di norma ghiaccio. La formazione di ghiaccio ridistribuisce acqua e soluti, deforma il tessuto e può danneggiare le membrane e la struttura extracellulare.
Gli agenti crioprotettori riducono la formazione di ghiaccio e rendono possibile la vitrificazione a velocità di raffreddamento raggiungibili nella pratica.
Vitrificare significa formare un solido amorfo anziché un cristallo. È uno stato fisico, non una prova che ogni cellula resti vitale.
Il quadro scientifico moderno nasce da un articolo del 1984 pubblicato su Cryobiology sulla vitrificazione.
Accesso, lavaggio e circolazione
La via chirurgica dipende dal protocollo e dalle condizioni del paziente. I vasi principali vengono incannulati per creare un ingresso e un'uscita per il perfusato.
Una soluzione vettrice fredda viene fatta circolare per prima, per spostare il sangue, sostenere il pH e il volume e preparare il sistema vascolare a ricevere il crioprotettore.
Definirlo un tessuto vergine sarebbe fuorviante. Coaguli preesistenti, edema, aterosclerosi, traumi e danni vascolari post mortem restano parte del sistema.
Pressione, flusso e temperatura vanno controllati insieme. Una pressione più alta può migliorare la distribuzione, ma una pressione eccessiva può peggiorare l'edema o danneggiare i vasi.
Perché la concentrazione aumenta in modo graduale
Un'esposizione improvvisa a un crioprotettore concentrato crea gradienti osmotici ampi. Le cellule possono raggrinzirsi rapidamente e il tessuto può subire danni anche senza formazione di ghiaccio.
I protocolli aumentano quindi la concentrazione per gradi, mantenendo basse le temperature. Temperature più basse in genere riducono la velocità delle reazioni e la tossicità, ma modificano anche la viscosità e il flusso.
I campioni in ingresso e quelli del deflusso venoso possono essere misurati per rifrattometria. Una convergenza tra i due valori indica che il liquido in circolazione si sta avvicinando alla concentrazione target.
Questo non dimostra una concentrazione uniforme all'interno di ogni tessuto. Il perfusato segue i vasi e l'accesso vascolare può risultare disomogeneo.
Il punto finale è una stima
La perfusione termina quando vengono raggiunti gli obiettivi di protocollo per concentrazione, temperatura, pressione, flusso e tempo di esposizione, oppure quando proseguire la circolazione non porta più benefici.
Il risultato onesto non è «il paziente è perfettamente vitrificato». È piuttosto «le misurazioni disponibili confermano un determinato livello e una determinata distribuzione della crioprotezione».
Tomorrow.bio applica la crioprotezione sul campo prima del trasporto a lunga distanza. La descrizione pubblica del processo indica che il crioprotettore viene introdotto in modo graduale dopo la stabilizzazione.
È inoltre descritto pubblicamente l'uso di una formulazione ottimizzata VM-1. Un recente rapporto di ricerca di EBF documenta il lavoro di validazione ancora in corso dopo un'ischemia post mortem simulata.
Cosa può ancora andare storto
Un accesso vascolare insufficiente può lasciare alcune regioni sotto perfuse. Gli agenti crioprotettori possono risultare tossici. I gradienti di temperatura e osmotici possono danneggiare il tessuto.
Questi compromessi non dimostrano che la perfusione sia inutile. Sono la ragione per cui la qualità del protocollo va misurata e non data per scontata.
Dopo la perfusione, il paziente passa alla fase di trasporto e a un raffreddamento controllato attraverso la transizione vetrosa.
Un'imaging TC eseguita in seguito può verificare alcuni aspetti della distribuzione del crioprotettore e della formazione di ghiaccio, come descritto nei controlli di qualità della biostasi.
In sintesi: La perfusione sostituisce sangue e acqua con una soluzione crioprotettiva fatta circolare nel sistema vascolare. La procedura deve bilanciare la prevenzione del ghiaccio con tossicità, stress osmotico e distribuzione disomogenea.
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