¿Cómo circulan los crioprotectores a través del cuerpo humano?

Actualmente existe un método para preservar a las personas que sufren un paro cardíaco , llamado EPR-CAT , donde se enfría rápidamente el cuerpo para dar más tiempo a los médicos para trabajar antes de que los pacientes sufran daños incurables por falta de oxígeno. Si bien EPR-CAT actualmente no congela a los pacientes, solo se enfrían a 10 °C (50 °F), han demostrado que cuanto más baja es la temperatura, mayor es la probabilidad de supervivencia del paciente .

Los experimentos con perros han demostrado que es posible reemplazar la sangre con una solución salina helada, ya que el cuerpo parece permitir la falta total de oxígeno en el torrente sanguíneo siempre que se enfríe. El problema, sin embargo, es cómo reemplazar rápidamente la sangre con solución salina.

La técnica EPR-CAT actualmente es altamente experimental, pero muestra una gran promesa para aumentar la supervivencia y, por lo tanto, podría ser el comienzo de una criogenia adecuada, especialmente si se usan agentes de protección contra congelamiento en la solución salina.

Una preocupación planteada en la pregunta es cómo tratar los órganos en los que la sangre no penetra por completo, como los ojos, y la respuesta sería la congelación . El enfriamiento extremadamente rápido evita la formación de cristales y obliga al agua a formar hielo amorfo, que no dañará las estructuras delicadas. La alternativa, si se considera que la congelación por inmersión no funciona bien en humanos, sería tener una congelación muy lenta con formación de hielo sembrado para permitir un mayor control de las estructuras de hielo que se forman. El método que sea mejor dependerá de cuál tenga la mayor probabilidad de éxito, aunque la congelación por inmersión sería beneficiosa ya que permitiría un proceso rápido.

1. Seda completamente a la persona (no querrás estar consciente cuando te congeles).
2. Reemplace la sangre con una solución salina fría con algunos agentes crioprotectores. Este paso debe ser bastante rápido, por lo que probablemente habría que hacer agujeros en la arteria y la vena femorales o en las vertebrales . La solución debe estar lo más fría posible para ayudar a enfriar el cuerpo.
3. Sumerja al paciente en una tina de etano líquido, propano o alguna solución de ciencia ficción con propiedades muy frías. El nitrógeno líquido no funciona debido al efecto Leidenfrost , el cuerpo no se congelaría lo suficientemente rápido y se formarían cristales de hielo.
4. Averigua una forma de descongelar a los pacientes de forma segura.
5. Tenga en cuenta que el paso 4 probablemente debería haberse considerado antes del paso 1.

Este es un tema un poco complicado. Como señaló Faulkner en su respuesta, aún no hemos revivido a una persona preservada. Entonces, la respuesta corta es "no tenemos idea de cómo descongelar a alguien de manera segura". Sin embargo, podríamos aprender algo de la naturaleza al ver que hay una gran cantidad de animales que se congelan en cada oreja y luego se descongelan de manera segura. Encontré un texto de descripción general decente escrito por un investigador sobre la adaptación animal a ambientes fríos y lo usaré como referencia en este fragmento.

Si bien el método preferido para congelar sería lo más rápido posible, un animal congelado como medio para sobrevivir al invierno se descongelará muy lentamente a medida que llegue la primavera. El problema clave para esos animales es que el proceso de congelación succionará una gran cantidad de agua de los órganos vitales, de modo que la formación de hielo estará alrededor de ellos en lugar de dentro de ellos; esto requiere una congelación lenta y también una descongelación lenta para permitir que el agua migre a través de las membranas. Los líquidos que quedan dentro de los órganos vitales serán una suspensión altamente concentrada de agentes anticongelantes que evita que los órganos se congelen por completo. La congelación por inmersión funcionaría al revés y causaría la formación de hielo amorfo en todo el cuerpo y, por lo tanto, podría permitir una descongelación más rápida ya que no es necesario que el agua migre.

Las funciones corporales de alguien congelado se cerrarán; una persona congelada estará técnicamente muerta mientras esté congelada, ya que el corazón se detendrá y no habrá actividad cerebral. Actualmente no sabemos exactamente cómo funciona esto en animales congelados, pero la señal para detener los órganos probablemente esté relacionada con la temperatura del cuerpo o la formación de hielo en alguna región vital o similar. Esto también significa que no tenemos idea de qué es lo que reinicia los órganos una vez que el animal está descongelado. Sin embargo, para los humanos que viajan por el espacio, esto no debería ser un problema. Siempre que podamos descongelar a la persona sin causar (demasiado) daño a las células, siempre podemos usar arrancadores cardíacos y tecnología moderna para garantizar que el cuerpo funcione correctamente.

El texto que uso como referencia para este fragmento también establece que los animales que sobreviven al invierno al congelarse también tienen una reparación celular mejorada activada cuando se descongelan. Si logramos mejorar nuestro conocimiento en tecnología de células madre o simplemente encontramos otras formas de cómo estimular y regular cómo nuestros cuerpos se curan a sí mismos, entonces deberíamos ser capaces de hacer algo similar a los medicamentos estimulantes que repararían cualquier daño inducido. por la congelación y descongelación.

1. Aumente lentamente la temperatura en el crio-pod.
2. Una vez que el cuerpo esté lo suficientemente caliente como para permitir que la solución con anticongelante en el sistema circulatorio se mueva fácilmente, comience a reemplazarla con sangre oxigenada (sintética).
3. Continúe aumentando lentamente la temperatura y programe el reinicio de los órganos hasta que el cuerpo alcance la temperatura adecuada. El reinicio probablemente será asistido con un iniciador de corazón y dispositivos médicos similares.
4. Si está disponible, inyecte estimulantes para mejorar la reparación celular.
5. Es probable que los ojos duelan si no han estado expuestos a la luz durante mucho tiempo. Se recomienda llevar gafas de sol o mantener la luz atenuada durante un tiempo en el barco.
6. Administre dos diazepam o un vaso generoso de whisky a la persona recién descongelada para ayudarla a sobrellevar cualquier dolor mental y físico que probablemente cause el proceso.

Para un crio-pod en una película, supongo que la gente caminaría (¡No desnuda! La ropa fina debería ser mejor*) en una cámara similar a un capullo y un dispositivo se cerraría alrededor de sus cuellos. Este dispositivo primero los sedaría, luego reemplazaría su sangre con el anticongelante y luego la cámara mostraría el flujo de gas, ya que sería complicado llenar la cámara lo suficientemente rápido con un líquido. Sin embargo, el gas tendría una conductividad térmica más baja que un líquido y no funcionaría correctamente para una congelación real. Si estás escribiendo un libro (o quieres hacer una escena un poco más impactante en la película), el piso se bajaría rápidamente a una tina debajo de la cámara y la cámara se enfriaría mientras la persona se congela en el líquido. Después de un cierto tiempo establecido, el piso volvería a subir con la persona y se mantendría en la cápsula durante el viaje. Entonces, descongelar sería simplemente aumentar lentamente la temperatura en la cápsula mientras el dispositivo del cuello bombea la sangre (probablemente sintética) hacia la persona. El toque final sería un arrancador de corazón que se extendería y arrancaría el corazón antes de que se abra la cápsula.

Nunca, nunca me ofrecería como voluntaria como la primera persona en probar el método. Especialmente no después de tener experiencia práctica en criomicroscopía y saber con qué frecuencia falla la preparación de la muestra debido a una congelación inadecuada. Pero, con algo de tiempo y pruebas, esto probablemente se acerque a cómo se hará.

*Originalmente dije que uno debería estar desnudo en el criópodo porque pensé que la ropa ayudaría a la formación de una película de vapor y evitaría la congelación rápida. Sin embargo, una vez que lo pensé bien, me di cuenta de que estaba equivocado y que una capa delgada de tela podría ayudar a congelar.

Al agregar una capa de tela delgada, se evita la formación de una película del efecto Leidenfrost, ya que la tela retiene el líquido mejor que la piel desnuda. La tela debe ser muy ajustada para evitar que se forme una película de vapor debajo de la ropa (si se forma, es mejor desnuda) y debe tener buenas propiedades de conducción térmica. Es decir, el spandex apretado y delgado (preferiblemente con algunos materiales de ciencia ficción incorporados) funcionaría mejor.

No tengo ningún enlace para esta afirmación, está tomado del curso básico de seguridad que he tenido al trabajar con nitrógeno líquido. La mayoría de los cursos de seguridad solo establecen que "hay que llevar mucha ropa", aunque los que tienen experiencia me han enseñado que "si la ropa no es gruesa y/o holgada, entonces ninguna ropa es más segura".

LA CRIOGENIA Y LA CRIONICA SON DIFERENTES

Esto es algo que aprendí hace muy poco. La criogenia es una rama de la física que estudia la producción y los efectos de temperaturas muy bajas, mientras que la criónica es la práctica de usar temperaturas muy bajas para tratar de preservar a un ser humano. no es lo mismo

Actualmente , la criónica es un método que muchas personas usan para tratar de preservar su cuerpo después de que se les declare legalmente muertos, con la esperanza de que haya algún tipo de tecnología futura que pueda resucitarlos y/o rejuvenecerlos. No implica congelación.

En la criónica, primero el cuerpo se enfría lentamente para ralentizar el metabolismo y evitar más daños en los tejidos. (Durante este tiempo, se usa CPS o soporte cardiopulmonar para mantener el flujo de sangre a través del paciente. Esto puede no ser necesario para sus viajeros, ya que no están legalmente muertos y su sangre puede bombearse sola).

A continuación se vitrifica al paciente . Aquí es donde un sólido amorfo llamado solución crioprotectora (que no cristaliza) se bombea a través de todo el cuerpo y reemplaza toda la sangre del paciente. El método actual consiste en realizar una cirugía a través del tórax y conectar las arterias principales a tubos que bombean la solución a través del cuerpo. Luego se baja lentamente la temperatura hasta -124ºC o la temperatura de transición vítrea. "Esto es cuando el líquido del cuerpo permanece amorfo pero su viscosidad aumenta tanto que ninguna molécula puede moverse". Ahora el cuerpo ha sido vitrificado y no puede ocurrir ninguna descomposición ni actividad celular.

La cirugía de tórax abierto puede no ser una opción razonable para sus viajeros, pero tal vez en lugar de abrirlos, podría inyectar agujas largas a través de su pecho e inyectar el suero y extraer la sangre simultáneamente de esa manera.

La vitrificación nunca se ha revertido en un ser humano, porque las únicas personas que han sido vitrificadas con éxito están legalmente muertas. Sin embargo, los científicos han vitrificado con éxito órganos (como el riñón y el cerebro de un conejo) y los han recalentado para descubrir que todavía funcionan. Es posible que sus viajeros puedan volver a calentarse lentamente y llenarse de sangre, y regresar a salvo. No imagino que sería muy cómodo y probablemente querrías algún tipo de sedante o anestesia involucrada, pero es plausible.

Consulte http://www.alcor.org/ para obtener más información.

Circular en la sangre es fácil: solo inyéctalo. Llevar cosas a todas las células es para lo que sirve la sangre .

La parte difícil es conseguir que se absorba dentro de las células .

El protector puede disfrazarse, de forma molecular, como una sustancia que todas las células normalmente toman en sí mismas. Una vez dentro de la célula, la molécula se desenvuelve y deja la molécula diana dentro de la célula.

Tenga en cuenta que la barrera hematoencefálica es particularmente crítica. Las moléculas grandes no pasan sin una escolta específica, por lo que el material desconocido no se difundirá en las células del cerebro simplemente por estar allí. ¡Usar el disfraz (u otra forma de engañar al cuerpo para que lo deje cruzar) es esencial o terminarás sin proteger el órgano que más necesitas!

Por lo tanto, la explotación de los canales de transporte natural es fundamental.

A pesar de todos los esfuerzos del “equipo freezerburn”, los poshumanos que viajan como software en dispositivos de estado sólido llegarán primero. Incluso si esa tecnología se desarrolla más lentamente, su nave será pequeña y, por lo tanto, más rápida.

La inyección en el torrente sanguíneo podría ser una opción válida. Algo similar a una bomba de insulina podría incluso mantener automáticamente una concentración dada.

Y no se olvide de la radiación. En un organismo vivo, los mecanismos de reparación del ADN funcionan todo el tiempo para corregir las mutaciones. Pero la congelación (o cualquier otro proceso para detener los procesos metabólicos) detendría esto, dejando a los humanos vulnerables a los rayos cósmicos. Posiblemente también isótopos levemente radiactivos dentro del cuerpo, como el carbono-14.

Los rayos cósmicos se pueden evitar fácilmente con un buen blindaje. Parte de la radiactividad del interior del cuerpo podría evitarse eliminando los radioisótopos de antemano, es decir, alimentándolos con alimentos que solo contengan isótopos estables durante algún tiempo antes de que se congelen. Pero no sería muy efectivo en elementos que duran mucho tiempo en el cuerpo, como los que se encuentran en los huesos.

Alternativamente, puede despertarlos a intervalos regulares en el camino para darles la oportunidad de reparar su ADN. Sin embargo, no sería un viaje agradable.

Creo que podría inyectarse directamente en las venas, o podría administrarse como un aerosol: los crioprotectores (tratados de alguna manera) se unirían a las células sanguíneas como lo hace el oxígeno.

Si puedes superar a los manifestantes, la alteración genética no debería ser demasiado exagerada. Ya sea alterando las células humanas para imitar criaturas que producen naturalmente crioprotectores, o un sistema de transporte viral/bacteriano inofensivo que los une a una célula.

Ampliando la maravillosa respuesta de @ Faulkner: envías un barco que es mitad barco generacional y mitad almacenamiento en frío.

Congelas a tus nuevos colonos, con todo el entrenamiento y las habilidades que necesitan para hacer su trabajo, pero tienes un equipo de apoyo de profesionales médicos, mecánicos y todo lo que necesitas para mantenerlos con vida y que el barco se dirija a su destino. Esta tripulación será generacional y es probable que nunca vuelva a abandonar el barco (la gravedad cero extendida es una perra). Esto le da a su misión cierta solidez, ya que las fallas en el sistema de una nave no significan la muerte para todos, significa que Billie en mantenimiento puede hacer un trabajo real.

También significa que tiene un recipiente listo para apoyar a la colonia (ya que deberá tener buenas instalaciones médicas y medios para cultivar alimentos) e incluso puede transportar especímenes de regreso a la tierra mucho más rápido de lo que la nueva colonia podría construir un recipiente de regreso. Incluso podría ser su primer buque mercante entre los planetas, y podría transportar continuamente bienes y personas entre ellos.

Diablos, incluso podría configurar una maniobra de tirachinas y hacer que orbite constantemente la estrella y el Sol del nuevo sistema, y ​​nunca tener que reducir la velocidad. Monte unos cuantos motores de iones en ese tonto y, finalmente, alcanzará un buen nivel.