In termini di semplicità, la tradizionale immersione in azoto liquido resta difficilmente eguagliabile. Occorre ora verificare se la riduzione delle sollecitazioni termiche offerta dall’ITS compensi la maggiore complessità del sistema.
Il punto debole della crioconservazione convenzionale emerge nella fase finale del raffreddamento: il tessuto vetrificato ha ormai le proprietà meccaniche di un vetro, ma continua a contrarsi mentre la sua temperatura si avvicina a quella dell’azoto liquido.
La conservazione a temperatura intermedia, dall’inglese intermediate-temperature storage (ITS), mira a mantenere il paziente allo stato vetroso a una temperatura più alta, riducendo così l’accumulo di sollecitazioni termomeccaniche.
L’idea è promettente, ma realizzarla è molto più complesso di quanto suggerisca la formula «conservare intorno a −140 °C».
La tecnologia è ora disponibile anche per la conservazione di corpi interi: nell’agosto 2026 il primo vaso di Dewar ITS progettato a questo scopo è arrivato presso il centro dell’EBF, dove Tomorrow.bio lo sta collaudando.
Il problema comincia alla transizione vetrosa
Una soluzione crioprotettiva non vetrifica a una temperatura unica e ben definita: la sua viscosità aumenta in un intervallo di transizione, mentre il moto molecolare rallenta fino quasi ad arrestarsi.
Il valore normalmente indicato come temperatura di transizione vetrosa (Tg) è un riferimento operativo, determinato in condizioni di misura ben precise.
Al di sopra di questo intervallo le sollecitazioni possono attenuarsi, perché il materiale riesce ancora a deformarsi nel tempo; al di sotto, il materiale vetrificato si comporta sempre più come un solido fragile.
Il raffreddamento provoca inoltre una contrazione: i tessuti, le soluzioni crioprotettive con concentrazioni diverse e i materiali di supporto non si contraggono tutti nella stessa misura.
In un corpo intero si formano anche gradienti termici: la superficie raggiunge la temperatura dell’ambiente circostante più rapidamente delle parti interne.
Queste differenze provocano deformazioni e tensioni interne. Se la tensione supera la resistenza locale del materiale vetrificato, può formarsi una frattura.
Diversi studi termomeccanici sottoposti a revisione paritaria mostrano che la geometria, la storia termica e i gradienti di temperatura concorrono a generare sollecitazioni nei campioni vetrificati di grandi dimensioni.
Perché il raffreddamento lento aiuta ma non risolve tutto
Un raffreddamento lento e uniforme riduce le differenze di temperatura all’interno del paziente. Una fase di ricottura in prossimità dell’intervallo di transizione consente inoltre di rilassare parte delle sollecitazioni prima di proseguire il raffreddamento.
Per questo, nelle ultime fasi del processo, Tomorrow.bio segue un programma controllato di raffreddamento del corpo intero.
La velocità di raffreddamento, tuttavia, non è l’unica variabile: i vincoli meccanici tra i tessuti, le pareti del contenitore e le strutture di sostegno generano ulteriori sollecitazioni, perché i diversi materiali non si contraggono allo stesso modo.
Contano anche le dimensioni e la geometria: un protocollo che evita le fratture in un piccolo campione di soluzione non garantisce lo stesso risultato in un corpo intero.
Studi sperimentali recenti confermano che la formazione delle fratture dipende anche dalla Tg della soluzione crioprotettiva e dalle sue proprietà meccaniche, non soltanto dalla temperatura finale.
Limitando quanto la temperatura scende al di sotto della Tg, l’ITS riduce dunque uno dei principali fattori che favoriscono le fratture, senza eliminare gli altri.
La temperatura dell’ITS è un intervallo, non uno slogan
L’indicazione «intorno a −140 °C» è un riferimento utile, non una temperatura di esercizio valida per ogni paziente e per ogni formulazione crioprotettiva.
Il limite superiore deve essere sufficientemente inferiore all’intervallo di transizione da mantenere allo stato vetroso tutti i tessuti raggiunti dal crioprotettore, nonostante i gradienti termici, l’incertezza delle misure e le oscillazioni del sistema di controllo.
Il limite inferiore è invece determinato dalla contrazione e dalle sollecitazioni aggiuntive che l’ITS mira a evitare.
Per definire un intervallo di esercizio attendibile bisogna considerare anche la concentrazione del crioprotettore: le zone scarsamente perfuse possono avere proprietà termiche diverse da quelle delle zone adeguatamente protette.
Bisogna considerare anche il punto di misura: un sensore rileva la temperatura soltanto nel punto in cui si trova, non nell’intero corpo.
La progettazione deve quindi tenere conto della distribuzione spaziale delle temperature: il punto più caldo deve restare sufficientemente freddo, mentre quello più freddo non deve raggiungere temperature inutilmente basse.
Perché la semplice conservazione nei vapori di azoto non basta
Lo spazio sopra l’azoto liquido è freddo, ma non presenta di per sé una temperatura uniforme.
Il gas vicino alla superficie del liquido è più freddo di quello vicino al coperchio, e il calore che entra dal collo e dalle pareti crea gradienti verticali e radiali.
Collocare il paziente sopra il liquido, senza ulteriori accorgimenti, non garantirebbe una temperatura uniforme in tutto il corpo.
Un sistema ITS richiede quindi una struttura interna capace di ridurre questi gradienti e controllare gli scambi termici intorno al paziente.
I sistemi ITS descritti in letteratura combinano elementi ad alta conducibilità termica, involucri isolanti, vapori di azoto e riscaldatori elettrici regolati automaticamente.
La presenza di un riscaldatore può sembrare paradossale: serve a mantenere l’involucro, raffreddato dall’azoto, a una temperatura stabile e superiore a quella dell’ambiente criogenico circostante.
Un unico obiettivo di regolazione, diverse soluzioni progettuali
Un contenitore ITS può usare l’azoto liquido come sorgente fredda e mantenere il paziente alla temperatura desiderata nei vapori sovrastanti.
Un’altra soluzione regola la potenza frigorifera modificando l’accoppiamento termico tra la camera di conservazione e la riserva di azoto liquido.
Ventole, strutture conduttive e sistemi di circolazione controllata del gas possono rendere più uniforme la temperatura, ma ogni componente modifica gli scambi termici e introduce nuovi possibili guasti.
La soluzione progettuale conta più dell’etichetta ITS: due contenitori impostati sulla stessa temperatura nominale possono differire molto per gradienti termici, autonomia e risposta ai guasti.
Nella sua rassegna tecnica sui sistemi ITS, Brian Wowk descrive i primi prototipi dotati di un rivestimento conduttivo e di sistemi per controllare la circolazione dei vapori di azoto.
Quei prototipi confermano la validità di alcuni principi fisici, ma i dati sulle loro prestazioni e sulla loro autonomia non possono essere estesi automaticamente ai più recenti sistemi per corpi interi.
Il sistema di regolazione deve mantenere sotto controllo la temperatura nell’intero volume occupato dal paziente
Un regolatore confronta la temperatura misurata con quella di riferimento e, in base allo scarto rilevato, interviene sui riscaldatori, sul flusso di azoto o su un altro attuatore.
Per un corpo umano un solo sensore non basta: potrebbe indicare una temperatura stabile mentre un’altra zona supera i limiti previsti.
La convalida deve quindi mappare le temperature a diverse altezze, in diverse posizioni radiali e in punti interni rappresentativi, sia in regime stabile sia durante i transitori.
La disposizione dei sensori deve permettere di distinguere la temperatura del gas da quella del paziente, poiché i due valori possono divergere durante il raffreddamento, in caso di anomalie e nella successiva fase di stabilizzazione.
Conta anche la stabilità della regolazione: un sistema che oscilla continuamente intorno alla temperatura impostata sottopone il paziente a cicli termici, anche se la temperatura media nel tempo appare accettabile.
Ciò che conta non è il valore mostrato sul display, ma il mantenimento dell’intero volume entro un intervallo di temperatura convalidato, in condizioni di carico realistiche.
Con l’ITS cambiano le modalità e le conseguenze dei guasti
In un vaso di Dewar tradizionale a immersione, finché il livello dell’azoto liquido resta adeguato, il paziente rimane vicino alla sua temperatura di ebollizione senza bisogno di una regolazione termica attiva.
L’ITS richiede sensori, sistemi di controllo, attuatori e impianti elettrici aggiuntivi. Questi componenti migliorano il controllo della temperatura durante il normale funzionamento, ma aumentano anche il numero dei possibili guasti.
In un sistema sicuro, un guasto deve produrre effetti graduali e facilmente rilevabili: gli allarmi devono scattare prima che la temperatura del paziente si avvicini ai limiti dell’intervallo convalidato.
In alcuni sistemi basati sull’azoto, un guasto al riscaldamento o alla circolazione del gas fa diminuire, anziché aumentare, la temperatura della camera.
Questo raffreddamento preserva lo stato vetroso, ma aumenta il rischio di fratture. Può essere preferibile al superamento del limite superiore di temperatura, ma non è privo di conseguenze.
Altri guasti possono ridurre la scorta di azoto o interrompere lo scambio termico con la fonte frigorifera; le conseguenze dipendono dalla configurazione del singolo contenitore.
Per questo l’autonomia passiva va verificata con prove che riproducano l’intera evoluzione dei principali guasti: la semplice presenza di azoto liquido non basta a garantirla.
Che cosa deve misurare un programma di convalida rigoroso
La messa in servizio comincia con un simulacro strumentato che riproduce le dimensioni, la geometria e la capacità termica di un paziente.
Le prove devono misurare l’uniformità della temperatura a regime, il comportamento durante il raffreddamento, il consumo di azoto, l’assorbimento elettrico e l’ampiezza delle oscillazioni termiche.
Le prove devono inoltre contemplare guasti ai sensori e ai regolatori, blocchi delle valvole, interruzioni dell’alimentazione elettrica, esaurimento dell’azoto, perdita delle comunicazioni e ritardi nell’intervento del personale.
Va verificato anche il ritorno alle condizioni normali: il sistema deve rientrare nell’intervallo convalidato senza creare gradienti pericolosi né oltrepassare le soglie previste.
Occorrono criteri precisi per rilevare le derive di taratura e le discrepanze tra sensori: la ridondanza serve a poco se il software non segnala le letture discordanti.
L’autonomia va dichiarata insieme alle condizioni di prova: quantità iniziale di azoto, temperatura ambiente, tipo di guasto e soglia termica adottata.
Un contenitore può accogliere un paziente solo dopo che ne siano stati caratterizzati sia il funzionamento normale sia il comportamento in caso di anomalie realisticamente prevedibili.
L’ITS potrebbe facilitare un eventuale riscaldamento futuro
Le fratture non distruggono necessariamente la struttura microscopica dei tessuti nelle zone immediatamente adiacenti, ma rendono molto più difficili il riscaldamento uniforme e la successiva riperfusione.
Ridurre le fratture potrebbe quindi limitare l’entità delle riparazioni eventualmente necessarie per ripristinare la funzione biologica.
Partire da una temperatura più alta ridurrebbe inoltre l’escursione termica necessaria per un eventuale riscaldamento, ma non risolverebbe i problemi legati alla formazione di ghiaccio, alla tossicità dei crioprotettori e alla distribuzione non uniforme del calore.
Nella ricerca sugli organi vetrificati, fratturazione e cristallizzazione sono ancora considerate due rischi distinti, entrambi da tenere sotto controllo.
L’ITS interviene su un solo aspetto del ben più ampio problema della reversibilità: non permette di sospendere la vita e, con le tecnologie attuali, non consente alcun risveglio.
A che punto è oggi Tomorrow.bio
Nel programma di ricerca pubblicato da Tomorrow.bio, lo sviluppo di un sistema ITS per corpi interi figura tra i progetti di conservazione già avviati.
Giovedì 13 agosto 2026 Tomorrow.bio ha ricevuto, presso il centro dell’EBF di Rafz, il suo primo vaso di Dewar ITS destinato alla conservazione di un corpo intero.
Il sistema, progettato per ospitare un corpo intero, è stato sviluppato da 21st Century Medicine.
Tomorrow.bio è diventata così la prima organizzazione di crioconservazione al mondo a dotarsi di un vaso di Dewar ITS per corpi interi.
Il vaso di Dewar non è ancora impiegato per la conservazione ordinaria dei pazienti: è entrato in una fase di prova che dovrebbe durare diversi mesi.
Il programma misurerà il consumo di azoto liquido, la stabilità e l’uniformità spaziale della temperatura, le prestazioni del sistema di regolazione e l’affidabilità durante il funzionamento prolungato.
Il gruppo individuerà inoltre i possibili punti critici e verificherà il comportamento del sistema in caso di guasti ai sensori o ai dispositivi di controllo, interruzioni dell’alimentazione elettrica e problemi nell’approvvigionamento di azoto.
Da questi risultati dipenderanno i limiti di esercizio, i requisiti di sorveglianza, le procedure di manutenzione e il piano di risposta ai guasti.
L’arrivo dell’apparecchiatura dimostra soltanto che l’EBF dispone ora di un sistema ITS per corpi interi; non significa che il suo impiego ordinario per la conservazione dei pazienti sia già stato convalidato.
La sequenza corretta resta questa: prove strumentali, simulazioni dei guasti, accettazione documentata e, soltanto alla fine, impiego operativo.
Come confrontare l’ITS con l’immersione classica
Il confronto non è fra una tecnologia «avanzata» e una «superata»: le due soluzioni presentano rischi diversi.
L’immersione tradizionale offre un’eccellente stabilità passiva e un comportamento termico relativamente semplice, ma la temperatura più bassa comporta una maggiore contrazione e ulteriori sollecitazioni termomeccaniche.
L’ITS evita di scendere fino alla temperatura dell’azoto liquido e potrebbe ridurre le fratture, ma richiede una regolazione più precisa, più componenti e una convalida più rigorosa.
Una valutazione corretta deve confrontare il rischio complessivo, considerando il numero di fratture, i margini termici, la risposta ai guasti, l’autonomia, la manutenzione, le procedure di trasferimento e la capacità operativa dell’organizzazione.
Qualunque sia la tecnologia scelta, la struttura di conservazione che ospita il contenitore deve essere in grado di gestirla in modo affidabile per decenni: una singola dimostrazione di corretto funzionamento non basta.
Una conclusione onesta
L’ITS affronta un limite reale della crioconservazione del corpo intero: le sollecitazioni meccaniche prodotte quando un sistema vetrificato di grandi dimensioni viene raffreddato molto al di sotto della propria temperatura di transizione vetrosa.
Il vantaggio è fisicamente plausibile e sostenuto dagli studi termomeccanici, ma il beneficio concreto per un paziente dipende ancora dalle caratteristiche del sistema e dai risultati sperimentali.
L’affidabilità di questa tecnologia dovrà essere dimostrata con mappe termiche, simulazioni dei guasti, prove prolungate e dati di collaudo trasparenti.
In sintesi, la conservazione a temperatura intermedia mira a ridurre le sollecitazioni dovute al raffreddamento profondo evitando di portare i pazienti fino a −196 °C. Potrebbe ridurre le fratture, ma richiede un controllo attivo, sistemi più complessi e prove approfondite.
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