Wie zirkuliert man Kryoprotektiva durch den menschlichen Körper?

Derzeit gibt es eine Methode zur Konservierung von Menschen mit Herzstillstand namens EPR-CAT , bei der man den Körper schnell herunterkühlt, um den Ärzten mehr Zeit zum Arbeiten zu geben, bevor die Patienten unheilbare Schäden durch Sauerstoffmangel erleiden. Während EPR-CAT die Patienten derzeit nicht einfriert, sondern nur auf 10 °C (50 °F) herunterkühlt, haben sie gezeigt, dass je niedriger die Temperatur ist, desto höher die Überlebenschance des Patienten ist .

Experimente an Hunden haben gezeigt, dass es möglich ist, das Blut durch eiskalte Kochsalzlösung zu ersetzen, da der Körper einen vollständigen Sauerstoffmangel im Blutstrom zuzulassen scheint, solange er abgekühlt ist. Das Problem besteht jedoch darin, das Blut schnell durch Kochsalzlösung zu ersetzen.

Die EPR-CAT-Technik ist derzeit sehr experimentell, zeigt jedoch sehr viel versprechende Aussichten, das Überleben zu erhöhen, und könnte daher der Beginn für eine richtige Kryotechnik sein, insbesondere wenn Frostschutzmittel in der Salzlösung verwendet werden.

Eine in der Frage aufgeworfene Sorge ist, wie mit Organen umgegangen werden soll, in die das Blut nicht vollständig eindringt, wie z. B. Augen, und die Antwort wäre Einfrieren . Eine extrem schnelle Abkühlung verhindert die Kristallbildung und zwingt das Wasser, amorphes Eis zu bilden, das empfindliche Strukturen nicht beschädigt. Die Alternative wäre, wenn das Tauchgefrieren bei Menschen nicht gut funktioniert, ein sehr langsames Einfrieren mit gesäter Eisbildung, um eine bessere Kontrolle darüber zu ermöglichen, welche Eisstrukturen sich bilden. Welche Methode die beste ist, hängt davon ab, welche die höchsten Erfolgsaussichten hat, obwohl Tauchgefrieren vorteilhaft wäre, da es einen schnellen Prozess ermöglichen würde.

1. Beruhigen Sie die Person vollständig (Sie werden nicht bei Bewusstsein sein wollen, wenn Sie erfrieren).
2. Ersetzen Sie das Blut durch eine kalte Kochsalzlösung mit einigen kryoprotektiven Mitteln. Dieser Schritt muss ziemlich schnell erfolgen, so dass man wahrscheinlich Löcher entweder in die femoriale Arterie und Vene oder in die vertebralen stanzen müsste . Die Lösung sollte so kalt wie möglich sein, um den Körper zu kühlen.
3. Tauchen Sie den Patienten in einen Bottich mit flüssigem Ethan, Propan oder einer Science-Fiction-artigen Lösung mit sehr kalten Eigenschaften. Flüssiger Stickstoff wirkt aufgrund des Leidenfrost-Effekts nicht , der Körper würde nicht schnell genug frieren und es würden sich Eiskristalle bilden.
4. Finden Sie einen Weg, wie Sie die Patienten sicher auftauen können.
5. Machen Sie sich bewusst, dass Schritt 4 wahrscheinlich vor Schritt 1 hätte berücksichtigt werden sollen.

Das ist ein etwas kniffliges Thema. Wie Faulkner in seiner Antwort betonte, haben wir noch keine konservierte Person wiederbelebt. Die kurze Antwort lautet also: „Wir haben keine Ahnung, wie man jemanden sicher auftaut“. Wir könnten jedoch etwas von der Natur lernen, da es viele Tiere gibt, die jedes Ohr abfrieren und dann sicher auftauen. Ich habe einen anständigen Übersichtstext gefunden, der von einem Forscher über die Anpassung von Tieren an kalte Umgebungen geschrieben wurde, und werde ihn in diesem Abschnitt als Referenz verwenden.

Während die bevorzugte Methode zum Einfrieren so schnell wie möglich wäre, taut ein Tier, das zum Überleben des Winters eingefroren ist, ziemlich langsam auf, wenn der Frühling kommt. Das Hauptproblem für diese Tiere ist, dass der Gefrierprozess viel Wasser aus lebenswichtigen Organen saugt, so dass die Eisbildung um sie herum statt in ihnen stattfindet; Dies erfordert ein langsames Einfrieren und auch ein langsames Auftauen, damit das Wasser durch die Membranen wandern kann. Die in den lebenswichtigen Organen verbleibende Flüssigkeit ist eine hochkonzentrierte Aufschlämmung von Frostschutzmitteln, die ein vollständiges Einfrieren der Organe verhindert. Eintauchgefrieren würde den umgekehrten Weg gehen und dazu führen, dass sich im ganzen Körper amorphes Eis bildet, und könnte daher ein schnelleres Auftauen ermöglichen, da kein Wasser migrieren muss.

Die Körperfunktionen einer eingefrorenen Person werden heruntergefahren; Eine gefrorene Person ist im gefrorenen Zustand technisch tot, da das Herz gestoppt wird und keine Gehirnaktivität stattfindet. Wir wissen derzeit nicht genau, wie das bei gefrorenen Tieren funktioniert, aber das Signal zum Stoppen der Organe hängt wahrscheinlich mit der Körpertemperatur oder der Eisbildung in einer lebenswichtigen Region oder ähnlichem zusammen. Das bedeutet auch, dass wir keine Ahnung haben, was die Organe nach dem Auftauen des Tieres wieder in Gang setzt. Für raumreisende Menschen sollte dies jedoch kein Problem sein. Solange wir die Person auftauen können, ohne die Zellen (zu sehr) zu schädigen, können wir immer mit Herzstartern und moderner Technologie dafür sorgen, dass der Körper richtig funktioniert.

Der Text, den ich als Referenz für dieses Bit verwende, besagt auch, dass Tiere, die den Winter überleben, indem sie eingefroren werden, auch eine verstärkte Zellreparatur aktiviert haben, wenn sie aufgetaut werden. Wenn es uns gelingt, unser Wissen in der Stammzellentechnologie zu erweitern oder einfach andere Wege zu finden, wie wir die Selbstheilung unseres Körpers stimulieren und regulieren können, dann sollten wir in der Lage sein, so etwas wie Stim-Pack-Medikamente herzustellen, die alle verursachten Schäden reparieren würden durch Einfrieren und Auftauen.

1. Erhöhen Sie langsam die Temperatur im Cryo-Pod.
2. Sobald der Körper warm genug ist, damit sich die Lösung mit Frostschutzmittel im Kreislaufsystem leicht bewegen kann, beginnen Sie, sie durch sauerstoffreiches (synthetisches) Blut zu ersetzen.
3. Fahren Sie fort, die Temperatur langsam zu erhöhen, und planen Sie den Neustart der Organe so, dass der Körper geeignete Temperaturen erreicht. Der Neustart wird wahrscheinlich mit Herzstarter und ähnlichen medizinischen Geräten unterstützt.
4. Falls verfügbar, injizieren Sie Stimulanzien, um die Zellreparatur zu verbessern
5. Die Augen werden wahrscheinlich schmerzen, wenn sie längere Zeit keinem Licht ausgesetzt waren. Es wird empfohlen, eine Sonnenbrille zu tragen oder das Licht im Schiff für eine Weile zu dämpfen.
6. Verabreichen Sie der kürzlich aufgetauten Person entweder zwei Diazepam oder ein großzügiges Glas Whisky, um ihr zu helfen, mit allen psychischen und körperlichen Schmerzen fertig zu werden, die der Prozess wahrscheinlich verursacht.

Für einen Kryo-Pod in einem Film würden die Leute (nicht nackt! Dünne Kleidung sollte am besten sein *) in eine kokonartige Kammer gehen und ein Gerät würde sich um ihren Hals schließen. Dieses Gerät würde sie dann zuerst sedieren, dann ihr Blut durch das Frostschutzmittel ersetzen und dann würde die Kammer einströmendes Gas anzeigen, da es schwierig wäre, die Kammer schnell genug mit einer Flüssigkeit zu füllen. Das Gas hätte jedoch eine geringere Wärmeleitfähigkeit als eine Flüssigkeit und würde für echtes Gefrieren nicht richtig funktionieren. Wenn Sie ein Buch schreiben (oder eine etwas schockierendere Szene im Film machen möchten), wird der Boden schnell in einen Bottich unter der Kammer gezogen und die Kammer wird abgekühlt, während die Person in der Flüssigkeit gefriert. Nach einer bestimmten festgelegten Zeit würde der Boden mit der Person wieder steigen und sie würde für die Reise in der Kapsel gehalten werden. Das Auftauen würde dann einfach darin bestehen, die Temperatur in der Kapsel langsam zu erhöhen, während das Nackengerät das (wahrscheinlich synthetische) Blut in die Person zurückpumpt. Der letzte Schliff wäre ein Herzstarter, der das Herz ausfahren und starten würde, bevor sich die Kapsel öffnet.

Ich würde niemals freiwillig als erste Person die Methode ausprobieren. Vor allem nicht, wenn man praktische Erfahrungen in der Kryomikroskopie gesammelt hat und weiß, wie oft die Probenvorbereitung an unsachgemäßem Einfrieren scheitert. Aber mit etwas Zeit und Versuchen wäre dies wahrscheinlich nahe daran, wie es gemacht wird.

*Ich habe ursprünglich gesagt, dass man im Kryopod nackt sein sollte, da ich dachte, dass die Kleidung die Bildung eines Dampffilms unterstützen und ein schnelles Einfrieren verhindern würde. Als ich es jedoch wirklich durchdacht hatte, wurde mir klar, dass ich falsch lag und dass eine dünne Stoffschicht tatsächlich beim Einfrieren helfen könnte.

Durch das Hinzufügen einer Lage dünnen Tuchs wird die Filmbildung durch den Leidenfrost-Effekt sogar verhindert, da das Tuch die Flüssigkeit besser zurückhält als nackte Haut. Das Tuch sollte sehr eng anliegen, damit sich kein Dampffilm unter der Kleidung bildet (wenn doch, dann nackt besser) und gut wärmeleitend sein. Das heißt, enges, dünnes Spandex (vorzugsweise mit eingearbeiteten Science-Fiction-artigen Materialien) würde am besten funktionieren.

Ich habe keine Links für diese Behauptung, sie stammt aus dem grundlegenden Sicherheitskurs, den ich beim Arbeiten mit flüssigem Stickstoff absolviert habe. In den meisten Sicherheitskursen heißt es nur, dass „man viel Kleidung tragen muss“, obwohl mir die Erfahrenen beigebracht haben, „wenn die Kleidung nicht dick und/oder locker ist, dann ist keine Kleidung sicherer“.

KRYOGENIK UND KRYONIK SIND UNTERSCHIEDLICH

Das habe ich erst kürzlich gelernt. Kryotechnik ist ein Zweig der Physik, der die Erzeugung und Wirkung sehr niedriger Temperaturen untersucht, während Kryonik die Praxis ist, sehr niedrige Temperaturen zu verwenden, um zu versuchen, einen Menschen zu erhalten. Nicht dasselbe

Derzeit ist Kryonik eine Methode, die viele Menschen verwenden, um zu versuchen, ihren Körper zu erhalten, nachdem sie für tot erklärt wurden, in der Hoffnung, dass es eine Art zukünftiger Technologie geben wird, die sie wiederbeleben und/oder verjüngen kann. Einfrieren gehört nicht dazu.

Bei der Kryonik wird der Körper zunächst langsam gekühlt, um den Stoffwechsel zu verlangsamen und weiteren Gewebeschäden vorzubeugen. (Während dieser Zeit wird CPS oder kardiopulmonale Unterstützung verwendet, um den Blutfluss durch den Patienten aufrechtzuerhalten. Dies ist möglicherweise für Ihre Reisenden nicht erforderlich, da sie nicht legal tot sind und ihr Blut sich selbst pumpen kann).

Als nächstes wird der Patient vitrifiziert . Hier wird ein amorpher Feststoff namens Kryoschutzlösung (der nicht kristallisiert) durch den gesamten Körper gepumpt und ersetzt das gesamte Blut des Patienten. Die derzeitige Methode besteht darin, eine Operation durch die Brust durchzuführen und die Hauptarterien mit Schläuchen zu verbinden, die die Lösung durch den Körper pumpen. Dann wird die Temperatur langsam auf -124ºC oder die Glasübergangstemperatur gesenkt. "In diesem Fall bleibt die Körperflüssigkeit amorph, steigt aber in der Viskosität so stark an, dass sich kein Molekül bewegen kann." Jetzt ist der Körper verglast und es kann kein Zerfall oder keine Zellaktivität stattfinden.

Offene Brustoperationen sind für Ihre Reisenden möglicherweise keine vernünftige Option, aber vielleicht könnten Sie, anstatt sie zu öffnen, lange Nadeln durch ihre Brust injizieren und das Serum injizieren und auf diese Weise gleichzeitig das Blut entfernen.

Die Verglasung wurde noch nie bei einem Menschen rückgängig gemacht, da die einzigen Menschen, die jemals erfolgreich verglast wurden, rechtlich tot sind. Wissenschaftler haben jedoch Organe (wie die Niere und das Gehirn eines Kaninchens) erfolgreich vitrifiziert und sie wiedererwärmt, um festzustellen, dass sie immer noch funktionieren. Es ist möglich, dass Ihre Reisenden langsam wieder aufgewärmt und wieder mit Blut gefüllt und sicher zurückgebracht werden. Ich kann mir nicht vorstellen, dass es sehr bequem wäre und Sie würden wahrscheinlich eine Art Beruhigungsmittel oder Anästhesie wünschen, aber es ist plausibel.

Weitere Informationen finden Sie unter http://www.alcor.org/ .

Das Zirkulieren im Blut ist einfach: einfach injizieren. Blut ist dafür da, Stoff an alle Zellen zu liefern .

Der schwierige Teil besteht darin, dass es in die Zellen aufgenommen wird .

Der Schutzstoff kann molekular als eine Substanz getarnt werden, die normalerweise alle Zellen in sich aufnehmen. Sobald es sich in der Zelle befindet, entfaltet sich das Molekül und lässt das Zielmolekül in der Zelle zurück.

Beachten Sie, dass die Blut-Hirn-Schranke besonders kritisch ist. Große Moleküle gelangen nicht ohne spezielle Begleitung, sodass unbekanntes Material nicht einfach in Zellen im Gehirn diffundiert, indem es einfach dort ist. Die Verwendung der Verkleidung (oder eine andere Möglichkeit, den Körper dazu zu bringen, ihn passieren zu lassen) ist unerlässlich , oder Sie werden am Ende nicht das Organ schützen, das Sie am meisten brauchen!

Daher ist die Nutzung natürlicher Trqnsport-Kanäle unerlässlich.

Bei allen Bemühungen des „Teams Freezerburn“ werden die Postmenschen, die als Software in Festkörpergeräten reisen, zuerst dort ankommen. Selbst wenn sich diese Technologie langsamer entwickelt, wird ihr Schiff winzig und damit schneller sein.

Eine Injektion in die Blutbahn könnte eine gültige Option sein. So etwas wie eine Insulinpumpe könnte sogar automatisch eine bestimmte Konzentration aufrechterhalten.

Und vergiss die Strahlung nicht. In einem lebenden Organismus arbeiten DNA-Reparaturmechanismen ständig daran, Mutationen zu korrigieren. Aber das Einfrieren (oder jeder andere Prozess zum Stoppen von Stoffwechselprozessen) würde dies stoppen und die Menschen anfällig für kosmische Strahlung machen. Möglicherweise auch schwach radioaktive Isotope im Körper, wie Kohlenstoff-14.

Kosmische Strahlung kann durch eine gute Abschirmung leicht vermieden werden. Ein Teil der Radioaktivität aus dem Körperinneren könnte vermieden werden, indem man die Radioisotope vorher ausspült, dh ihnen vor dem Einfrieren für einige Zeit Nahrung zufüttert, die nur stabile Isotope enthält. Aber es wäre nicht sehr effektiv bei Elementen, die lange im Körper verbleiben, wie sie in den Knochen vorkommen.

Alternativ könnten Sie sie unterwegs in regelmäßigen Abständen aufwecken, um ihnen die Möglichkeit zu geben, ihre DNA zu reparieren. Es würde jedoch keine angenehme Reise werden.

Ich denke, es könnte direkt in die Venen injiziert oder als Aerosol abgegeben werden: Die Kryoprotektiva (auf irgendeine Weise behandelt) würden sich wie Sauerstoff an die Blutzellen anlagern.

Wenn Sie an den Demonstranten vorbeikommen, sollte die genetische Veränderung nicht allzu weit entfernt sein. Entweder werden die menschlichen Zellen so verändert, dass sie Kreaturen nachahmen, die auf natürliche Weise Kryoschutzmittel produzieren, oder ein harmloses virales / bakterielles Transportsystem, das sie an eine Zelle bindet.

Erweitern Sie die wunderbare Antwort von @Faulkner: Sie schicken ein Schiff, das zur Hälfte ein Generationenschiff und zur Hälfte ein Kühlhaus ist.

Sie frieren Ihre neuen Kolonisten ein, mit all der Ausbildung und den Fähigkeiten, die sie für ihre Arbeit benötigen, aber Sie haben eine Support-Crew aus Medizinern, Mechanikern und allem anderen, was Sie brauchen, um sie am Leben zu erhalten und das Schiff zu seinem Ziel zu bringen. Diese Crew wird generationsübergreifend sein und das Schiff wahrscheinlich nie wieder verlassen (erweitertes Null-G ist eine Hündin). Dies verleiht Ihrer Mission eine gewisse Robustheit, da der Ausfall eines Schiffssystems nicht für alle den Tod bedeutet, sondern dass Billie in der Wartung echte Arbeit leisten muss.

Es bedeutet auch, dass Sie ein Schiff bereit haben, um die Kolonie zu unterstützen (da es über gute medizinische Einrichtungen und Mittel zum Anbau von Nahrungsmitteln verfügen muss) und es kann sogar Proben viel schneller zur Erde zurücktransportieren, als die neue Kolonie ein Rücktransportschiff bauen könnte. Es könnte sogar Ihr erstes Handelsschiff zwischen den Planeten sein und kontinuierlich Waren und Menschen zwischen ihnen befördern.

Verdammt, Sie könnten sogar ein Schleudermanöver einrichten und es einfach ständig um den Stern und die Sonne des neuen Systems kreisen lassen, ohne wirklich langsamer zu werden. Bringen Sie ein paar Ionenmotoren an diesem Sauger an, und schließlich wird er einen ziemlich guten Clip erreichen.