Basse temperature, alte possibilità.
La criogenia non è solo qualcosa che studiamo qui all'indirizzo Tomorrow Bio per facilitare l'uomo criopreservazione- si tratta della produzione e del comportamento dei materiali a temperature inferiori allo zero. Senza il lavoro svolto da scienziati, ingegneri e ricercatori in diversi settori, la società non vedrebbe alcune delle grandi tecnologie che oggi traggono vantaggio dalla criogenia. In effetti, l'uso delle basse temperature per aiutare a curare i disturbi è una storia vecchia come il mondo. Nel 450 a.C., Ippocrate suggerì di usare la neve per aiutare i feriti in battaglia. Secoli dopo, gli scienziati hanno continuato a fare grandi progressi nel campo studiando gli effetti delle temperature sotto zero sui materiali biologici. In medicina, l'uso della criogenia spazia dalle macchine per la risonanza magnetica alla crioterapia ed è ampiamente applicabile alla conservazione di tessuti, cellule e organi. Quindi, cos'è esattamente e come è utile?
Come già accennato, la criogenia - spessoconfusa con crionica o biostasi - riguarda la produzione e il comportamento di materiali a temperature estremamente basse. La gamma di temperature criogeniche va da -150 °C (-238 °F) allo zero assoluto (-273 °C o -460 °F). Questa è considerata la temperatura alla quale il movimento delle molecole si avvicina il più possibile, in teoria, alla cessazione completa. A causa di queste temperature estremamente basse, le proprietà dei materiali, come la conduttività termica, la resistenza e la conduttività elettrica, vengono modificate.
La crioterapia,nota anchecome criochirurgia o crioablazione, veniva utilizzata in passato per curare le ferite e alleviare il dolore. Oggi, la crioterapia è utilizzata per trattare le condizioni della pelle, come verruche e tag cutanee, e alcune cellule tumorali e tessuti anormali, nella prostata, nella cervice e nel fegato. Per il cancro della pelle, il medico utilizza l'azoto liquido sulla zona interessata per distruggere il tessuto anomalo. Per i tumori e le neoplasie all'interno del corpo, il medico utilizza una sonda, nota come criobe, collegata a una riserva di azoto liquido. Il cryobe viene quindi fatto avanzare accanto o all'interno delle cellule anomale per "congelarle".
Una macchina per la risonanza magnetica è costituita da bobine, un magnete e fili che conducono una corrente. Per funzionare efficacemente, lo scanner necessita di un refrigerante che conferisca alle bobine proprietà superconduttive, consentendo così la generazione di campi magnetici ad alta intensità. L'elio liquido, spesso utilizzato come refrigerante criogenico, è l'elemento ideale per gli scanner MRI. Il liquido è abbastanza freddo da fornire il giusto livello di superconduttività richiesto, raffreddando i magneti che possono quindi generare immagini del paziente.
Negli ultimi anni si è sviluppata una nuova tendenza, nota come crioterapia per tutto il corpo. La terapia prende la forma di una sauna fredda ambulante in cui la persona che riceve il trattamento rimane seduta per un massimo di 5 minuti mentre il suo corpo è esposto a temperature estremamente basse. La terapia è stata sviluppata per la prima volta in Giappone negli anni '70 e si ritiene che abbia aiutato una serie di disturbi, tra cui l'artrite reumatoide, la sclerosi multipla, la psoriasi, alcuni disturbi del sonno e la depressione. Si ritiene che la crioterapia sia popolare anche tra gli sportivi: i calciatori Cristiano Ronaldo e Jamie Vardy sono noti per aver utilizzato questa tecnica. La crioterapia su tutto il corpo è ancora agli albori, per cui sono necessarie molte altre ricerche per comprenderne appieno i benefici.
Le criosonde differiscono leggermente dalla crioterapia per tutto il corpo. Le criosaune, chiamate anche cabine criogeniche, sono tubi metallici aperti in cui la testa della persona rimane al di fuori delle temperature sotto lo zero. Il raffreddamento avviene attraverso l'esposizione diretta all'azoto liquido, fornendo all'organismo i benefici della crioterapia su tutto il corpo senza che la testa ne risenta.
La crioconservazione è il processo di conservazione di cellule, tessuti, sperma, embrioni, organi ed esseri umani utilizzando temperature estremamente basse. La crioconservazione riduce il tasso metabolico a un punto in cui l'attività biologica è praticamente ferma. criopreservato materiali sono tipicamente conservati in azoto liquido e possono rimanere in questo stato indefinitamente. L'idea alla base di questa tecnica è quella di conservare il materiale biologico in modo che possa essere in seguito riscaldato e utilizzato (o, nel caso dell'uomo criopreservazione- rianimato, di cui parleremo più avanti).
Per evitare la formazione di ghiaccio a queste temperature inferiori allo zero, vengono utilizzati agenti crioprotettivi (CPA) come un tipo di antigelo per uso medico. Una volta che il materiale biologico supera la temperatura di transizione del vetro (circa -130°C), diventa vetrificato, cioè si trova in uno stato amorfo simile al vetro. In questo stato i processi biologici si arrestano e le cellule vengono conservate a tempo indeterminato senza decadere. L'uso di criopreservazione è spesso visto nella conservazione di tessuti e cellule, nella fecondazione in vitro (IVF) e in crionica (noto anche come criopreservazione).
La prima conservazione di cellule di mammifero è avvenuta nel 1949 ad opera dei ricercatori britannici Christopher Polge, Audrey Smith e Alan Parks. Gli scienziati combinarono accidentalmente l'azoto liquido con il glicerolo su uno spermatozoo di gallo e, quando il campione fu riscaldato, notarono che lo spermatozoo aveva riacquistato la sua mobilità. Questa scoperta ha portato alla creazione dell'odierna banca del seme. Oggi lo sperma può essere conservato per un periodo di tempo indefinito o può essere utilizzato per la donazione di sperma per aiutare coppie e individui a concepire un bambino.
L'ovocita o l'ovulo criopreservazione è diventato una possibilità per gli esseri umani negli anni '80. Il metodo è comunemente usato per criopreservazione Come per lo sperma, anche gli individui possono donare i loro ovuli conservati per facilitare il concepimento di altre persone. Inoltre, le persone che si sottopongono a trattamenti come la chemioterapia possono scegliere di conservare il proprio sperma o i propri ovuli in modo che non vengano danneggiati durante il processo.
L'embrione criopreservazione consiste nel conservare un ovulo fecondato a temperature inferiori allo zero per utilizzarlo in seguito. La procedura è stata introdotta negli anni '80 e nel 1984 Zoe Leyland è stata la prima bambina embrionata a nascere. Il metodo è un aspetto importante delle tecniche di riproduzione assistita (ART) ed è stato di grande importanza per le coppie che si sottopongono alla FIV. Durante queste procedure, spesso vengono creati embrioni extra, che possono essere utilizzati in una fase successiva o donati.
Le cellule staminali sono le materie prime dell'organismo da cui si generano tutte le altre cellule. Nelle giuste condizioni, le cellule staminali si dividono per formare altre cellule (cellule figlie) con una funzione specializzata, come cellule cerebrali, cellule ossee e cellule del sangue. criopreservazione prevede il prelievo delle cellule del donatore, l'aggiunta di agenti crioprotettivi, il raffreddamento rapido, il riscaldamento e infine il lavaggio e il condizionamento per il trapianto. Possono essere utilizzate per il trattamento di malattie sia maligne che benigne e rivestono un'importanza significativa in settori quali le terapie basate sulle cellule.
La crionica, o criopreservazione, è la pratica di preservare i corpi umani a temperature inferiori a quelle di congelamento (-196°C) dopo la loro morte legale. L'obiettivo è quello di trattare le cause della morte e riportare il paziente in buona salute quando la tecnologia medica è in grado di farlo. Una volta che una persona viene dichiarata legalmente morta, un'équipe medica specializzata (chiamata équipe di standby) inizia la procedura inducendo uno stato di ipotermia. In questo modo, la temperatura del paziente viene abbassata e l'attività metabolica ridotta. Poiché il corpo sarà esposto a una temperatura di -196°C, è indispensabile evitare la formazione di ghiaccio. Per evitare ciò, gli agenti crioprotettivi sostituiscono il sangue del paziente e la maggior parte dell'acqua del corpo viene rimossa. Il paziente entra in uno stato amorfo simile al vetro (proprio come avviene per le cellule e i tessuti criopreservazione) dove può rimanere per un periodo di tempo indefinito. Anche se al momento la tecnologia non è abbastanza avanzata per riscaldare e rianimare una persona, siamo ottimisti sulle possibilità di rianimazione in futuro.
I dewar criogenici conservazione sono utilizzati sia negli ospedali che nel settore crionica e sono disponibili in varie forme e dimensioni. Il "pallone di dewar" è stato introdotto dal chimico scozzese James Dewar nel 1891. La struttura del dewar applica la fisica di un thermos: un contenitore con due o più strati esterni con aria evacuata tra gli strati che crea un vuoto. L'idea di un thermos e di un pallone dewar è quella di evitare il trasferimento di calore. Sono tipicamente utilizzati per conservazione negli ospedali, dove possono contenere criopreservato cellule, tessuti, sperma e ovuli che possono essere successivamente riscaldati e utilizzati.
Nell'ultima fase del trattamento umano criopreservazione, un paziente viene conservato in un serbatoio noto come conservazione dewar criogenico. Il dewar viene riempito periodicamente con azoto liquido e non richiede elettricità per funzionare. Questo metodo protegge i pazienti da interruzioni di corrente e rende a lungo termine conservazione più fattibile dal punto di vista economico. Un dewar per il corpo intero comunemente utilizzato misura circa 3 metri di altezza e 1 metro di larghezza. All'interno, i pazienti sono collocati a testa in giù, in modo che, in caso di ostacoli nel riempimento dei dewar, il cervello possa rimanere protetto nell'azoto liquido per mesi.
Sebbene negli ultimi decenni siano stati compiuti molti progressi, la criogenia ha ancora molta strada da fare per realizzare il suo pieno potenziale. Sono tante le tecnologie salvavita che attendono di essere scoperte e che potrebbero aiutare innumerevoli persone in tutto il mondo.
L'implementazione delle tecniche di criopreservazione nella conservazione degli organi potrebbe essere rivoluzionaria per le procedure di trapianto. Attualmente, in tutto il mondo c'è una significativa carenza di organi disponibili per i trapianti, con liste d'attesa che durano anni per alcune procedure. Uno dei principali fattori che contribuiscono al problema della domanda e dell'offerta è il tasso di sopravvivenza degli organi al di fuori del corpo. Se un organo potesse essere conservato per periodi di tempo prolungati, si alleggerirebbe la pressione temporale sulle équipe mediche per il trasporto al ricevente, che potrebbe trovarsi lontano dal sito del donatore. La crioconservazione potrebbe anche ridurre il tasso di organi scartati, che al momento rimane molto alto.
Prima dello sviluppo della rianimazione cardiopolmonare nel 1960, una persona colpita da infarto sarebbe stata dichiarata morta. Grazie ai progressi della medicina, tuttavia, oggi non è sempre così. La nostra definizione di morte è cambiata in vari momenti della nostra storia e ciò che oggi consideriamo "condannato" potrebbe essere facilmente salvabile tra 50 o 100 anni. Il lavoro svolto nel sito crionica ha proprio questo scopo: implementare la tecnologia del futuro per dare alle persone la possibilità di rivivere e guarire da una malattia a cui oggi non sopravvivrebbero.
La criogenia ha un'applicazione così ampia in diversi settori, molti dei quali potrebbero non essere noti. Con tanti sviluppi avvenuti nel corso degli anni, noi di Tomorrow Bio, l'azienda di criopreservazione umana in più rapida crescita in Europa, siamo ottimisti su ciò che ci riserva il futuro. La tecnologia è in continuo progresso e crediamo che criopreservazione debba ancora raggiungere il suo pieno potenziale.
Se siete interessati a saperne di più sull'entusiasmante ricerca in corso presso Tomorrow Bio o con il nostro partner EBF, date un'occhiata al nostro editoriale online Tomorrow Insights, che risponderà sicuramente a tutte le vostre domande! Non riuscite a trovare quello che state cercando? Potete anche fissare una telefonata con uno dei nostri esperti interni, che sarà lieto di discutere in dettaglio tutti gli aspetti di criopreservazione e crionica .
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