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 al tempo stesso lo stress osmotico, la tossicità chimica e i danni meccanici.
Perché gli agenti crioprotettori sono necessari
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 invece di un cristallo. È uno stato fisico, non la prova che ogni cellula resti vitale.
Il quadro scientifico moderno nasce da uno studio 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 circolata per prima, per allontanare il sangue, sostenere il pH e il volume e preparare il letto vascolare all'agente crioprotettore.
Definirla una tela bianca 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 aggravare 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 restringersi rapidamente e il tessuto può subire danni anche senza formazione di ghiaccio.
I protocolli aumentano quindi la concentrazione per fasi, mantenendo temperature basse. Temperature più basse riducono in genere la velocità delle reazioni e la tossicità, ma modificano anche viscosità e flusso.
I campioni in ingresso e nell'effluente venoso possono essere misurati per rifrattometria. Una loro convergenza indica che il fluido circolato 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 irregolare.
Il punto finale è una stima
La perfusione termina quando sono stati raggiunti i valori target del 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», ma «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 della sua procedura indica che l'agente crioprotettore viene introdotto gradualmente dopo la stabilizzazione.
Anche l'uso di una formulazione VM-1 ottimizzata è documentato pubblicamente. Un recente rapporto di ricerca dell'EBF documenta un lavoro di validazione ancora in corso dopo un'ischemia post mortem simulata.
Cosa può ancora andare storto
Un accesso vascolare insufficiente può lasciare alcune zone sottoperfuse. Gli agenti crioprotettori possono essere tossici. I gradienti di temperatura e osmolarità possono danneggiare il tessuto.
Questi compromessi non dimostrano che la perfusione sia inutile. Sono la ragione per cui la qualità del protocollo deve essere misurata e non presunta.
Dopo la perfusione, il paziente passa al trasporto e a un raffreddamento controllato attraverso la transizione vetrosa.
Un'imaging TC successivo 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 attraverso la circolazione. La procedura deve bilanciare la prevenzione del ghiaccio con tossicità, stress osmotico e distribuzione non uniforme.
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