La perfusione crioprotettiva non consiste nella sostituzione di ogni molecola d'acqua in un corpo. Si tratta di 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 contempo lo stress osmotico, la tossicità chimica e il danno meccanico.
Perché i crioprotettanti sono necessari
Il raffreddamento di tessuti biologici senza una protezione sufficiente produce generalmente ghiaccio. La formazione di ghiaccio ridistribuisce acqua e soluti, deforma i tessuti e può danneggiare membrane e strutture extracellulari.
Agenti crioprotettivi riducono la formazione di ghiaccio e rendono possibile la vetrificazione a tassi di raffreddamento raggiungibili.
La vetrificazione consiste nel formare un solido amorfo piuttosto che un cristallo. Si tratta di uno stato fisico, non di una prova che ogni cellula rimanga vitale.
Il quadro scientifico moderno ebbe inizio con un 1984articolo di criobiologia sulla vetrificazione.
Accesso, lavaggio e circolazione
La via chirurgica dipende dal protocollo e dalle condizioni del paziente. I grandi vasi vengono cannulati per creare un ingresso e un'uscita per il perfusato.
Una soluzione portatrice fredda viene prima circolata per spostare il sangue, supportare il pH e il volume, e preparare il sistema vascolare per il crioprotettante.
Definire ciò una tela pulita sarebbe fuorviante. Coaguli esistenti, edema, aterosclerosi, traumi e danni vascolari post-mortem rimangono parte del sistema.
Pressione, flusso e temperatura devono essere monitorati insieme. Una pressione più elevata può migliorare la distribuzione, ma una pressione eccessiva può peggiorare l'edema o danneggiare i vasi.
Perché la concentrazione aumenta gradualmente
Un'esposizione improvvisa a crioprotettante concentrato crea grandi gradienti osmotici. Le cellule possono restringersi rapidamente, e il tessuto può subire danni anche senza la formazione di ghiaccio.
I protocolli quindi aumentano la concentrazione in fasi, mantenendo temperature basse. Temperature più basse generalmente riducono i tassi di reazione e la tossicità, ma modificano anche la viscosità e il flusso.
Campioni di ingresso e di effluente venoso possono essere misurati mediante rifrattometria. La convergenza suggerisce che il fluido circolato si sta avvicinando alla concentrazione target.
Non dimostra una concentrazione uniforme all'interno di ogni tessuto. Il perfusato segue i vasi, e l'accesso vascolare può essere disomogeneo.
Il punto finale è una stima
La perfusione termina quando gli obiettivi del protocollo per concentrazione, temperatura, pressione, flusso e tempo di esposizione sono stati raggiunti, oppure quando la circolazione non è più utile.
L'output onesto non è “il paziente è perfettamente vitrificato”. È “le misurazioni disponibili supportano un particolare livello e distribuzione della crioprotezione”.
Tomorrow.bio utilizza la crioprotezione sul campo prima del trasporto a lunga distanza. La sua panoramica pubblica del processo indica che il crioprotettivo viene introdotto gradualmente dopo la stabilizzazione.
Il suo utilizzo di una formulazione VM-1 ottimizzata è descritto pubblicamente. Un recenteEBF research report documenta i lavori di validazione in corso dopo un'ischemia postmortem simulata.
Cosa può ancora andare storto
Un accesso vascolare scadente può lasciare regioni sottoperfuse. I crioprotettivi possono essere tossici. Gradienti di temperatura e osmotici possono danneggiare il tessuto.
Questi compromessi non sono una prova che la perfusione sia inutile. Sono il motivo per cui la qualità del protocollo deve essere misurata piuttosto che data per scontata.
Dopo la perfusione, il paziente procede altrasporto e a unraffreddamento controllato attraverso la transizione vetrosa.
Successive immagini TC possono testare aspetti della distribuzione del crioprotettivo e della formazione di ghiaccio, come discusso inbiostasis quality checks.
In sintesi: La perfusione sostituisce il sangue e l'acqua con una soluzione crioprotettiva attraverso la circolazione. La procedura deve bilanciare la prevenzione del ghiaccio contro la tossicità, lo stress osmotico e la distribuzione disomogenea.
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