Se, durante una cena, dice di occuparsi di crionica, la prima reazione sarà quasi sempre una domanda del tipo: «Quindi congelate le persone?». È l'equivoco più diffuso sulla crionica, e ha conseguenze importanti. La crionica non congela le persone. Per un cervello che si vuole preservare, il congelamento è fra le procedure più dannose. Il processo impiegato si chiama vitrificazione: invece di distruggere la struttura dei tessuti, la porta allo stato vetroso.
Per capire perché questa distinzione sia decisiva, bisogna considerare l'effetto del freddo sull'acqua. Il corpo umano è costituito in gran parte da acqua, e nel cervello essa rappresenta circa il 73% del peso: è qui che nasce il problema.
Cosa fa davvero il congelamento
L'acqua ha una proprietà insolita e problematica: quando gela, si espande. Quando l'acqua liquida si raffredda fino a 0 °C, le sue molecole rallentano e si dispongono in un reticolo cristallino rigido, che occupa circa il 9% di spazio in più rispetto all'acqua liquida. È per questo che una bottiglia dimenticata scoppia nel congelatore. Ed è per questo che il congelamento è così distruttivo per i tessuti viventi.
Quando gela un tessuto di grandi dimensioni, il ghiaccio si forma soprattutto negli spazi tra le cellule anziché al loro interno, con due conseguenze dannose. Il ghiaccio che cresce comprime le cellule in spazi sempre più piccoli e deforma il tessuto circostante. Nel frattempo, quando l'acqua pura si separa dalla soluzione formando ghiaccio, sali e altri soluti si concentrano nelle sacche di liquido residuo, che diventano sempre più piccole e chimicamente tossiche. Il risultato è una combinazione di compressione meccanica e danno chimico.
L'effetto è facile da osservare anche in un semplice esperimento domestico. Basta congelare e poi scongelare una fragola: diventerà molle e sfatta, perché i cristalli di ghiaccio ne avranno danneggiato le pareti cellulari e la struttura non riuscirà più a mantenere la propria forma. Lo stesso tipo di danno è particolarmente grave nel cervello, dove la struttura è essenziale. Nel cervello, identità e memoria dipendono dalla rete di connessioni descritta in memoria, identità e cervello: il danno causato dai cristalli di ghiaccio è quindi proprio ciò che occorre evitare.
Vitrificazione: solida senza ghiaccio
La vitrificazione offre un'alternativa al congelamento. Il termine deriva dal latino vitrum, cioè vetro, perché il materiale assume uno stato solido simile al vetro. Una sostanza vitrificata è solida e molto fredda, ma non forma cristalli di ghiaccio. Le molecole rallentano e restano nella disposizione disordinata propria dello stato liquido: non si formano cristalli, non avviene l'espansione associata al ghiaccio e non compaiono spigoli che possano danneggiare il tessuto. La struttura del tessuto viene così mantenuta senza essere danneggiata dalla formazione di ghiaccio.
Far vitrificare un corpo umano invece di farlo congelare richiede chimica. Durante un processo chiamato perfusione, gran parte dell'acqua presente nel corpo viene sostituita con agenti crioprotettori, sostanze con funzione antigelo impiegate in ambito medico. Questi agenti abbassano la temperatura alla quale il liquido residuo formerebbe cristalli e ne favoriscono il passaggio allo stato vetroso. Durante il raffreddamento, il corpo attraversa la temperatura di transizione allo stato vetroso, attorno a −120 °C e −130 °C. Da quel momento è vitrificato: i processi biologici si arrestano, la struttura viene preservata e le reazioni chimiche legate al decadimento rallentano quasi fino a fermarsi.
Come si presenta la vitrificazione in pratica
Non basta immergere il corpo in una sostanza fredda. È una procedura medica accurata, articolata in più fasi, che deve iniziare senza ritardi. Dopo l'accertamento legale del decesso, ogni minuto può compromettere la conservazione della struttura dei tessuti. Per questo la rapidità d'intervento è essenziale: l'intero settore mira a limitare il decadimento cellulare, la corsa contro il decadimento cellulare attorno alla quale è organizzato tutto questo campo. Una squadra di pronto intervento cerca di stabilizzare la persona, ripristinare la circolazione e avviare il raffreddamento, mantenendo il corpo al di sopra del punto di congelamento per evitare la formazione di ghiaccio prima dell'introduzione degli agenti crioprotettori.
Segue la perfusione: il crioprotettore viene introdotto gradualmente nella circolazione, a concentrazioni via via maggiori, mentre la temperatura viene abbassata. Solo quando il tessuto è saturo di crioprotettore, il corpo viene ulteriormente raffreddato fino a raggiungere −196 °C, temperatura alla quale avviene la conservazione a lungo termine in un contenitore Dewar. Ogni fase ha lo stesso obiettivo: ottenere uno stato vetroso senza formazione di ghiaccio.
La prossima volta che qualcuno chiederà se la crionica congela le persone morte, la risposta potrà essere precisa. No: la vitrificazione evita deliberatamente il congelamento, perché il ghiaccio danneggerebbe proprio ciò che si cerca di preservare.
In sintesi: il congelamento forma cristalli di ghiaccio che danneggiano i tessuti. La vitrificazione utilizza agenti crioprotettori e un raffreddamento controllato per portare i tessuti a uno stato simile al vetro, evitando la formazione di cristalli di ghiaccio.
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