Die kryoprotektive Perfusion ersetzt nicht jedes Wassermolekül im Körper. Sie ist der kontrollierte Versuch, eine konzentrierte Lösung über das Gefässsystem zu verteilen.
Ziel ist es, die Eisbildung während der Kühlung zu unterdrücken und dabei osmotischen Stress, chemische Toxizität und mechanische Schäden zu begrenzen.
Warum Kryoprotektiva notwendig sind
Kühlt man biologisches Gewebe ohne ausreichenden Schutz, entsteht in der Regel Eis. Die Eisbildung verlagert Wasser und gelöste Stoffe, verformt Gewebe und kann Membranen sowie die extrazelluläre Struktur schädigen.
Kryoprotektiva verringern die Eisbildung und machen die Vitrifikation bei erreichbaren Kühlraten möglich.
Vitrifikation bedeutet, dass ein amorpher Festkörper entsteht und kein Kristall. Das ist ein physikalischer Zustand, kein Beweis dafür, dass jede Zelle lebensfähig bleibt.
Der moderne wissenschaftliche Rahmen begann 1984 mit einer Studie in Cryobiology zur Vitrifikation.
Zugang, Blutwäsche und Zirkulation
Der chirurgische Zugang richtet sich nach dem Protokoll und dem Zustand des Patienten. Grosse Gefässe werden kanüliert, um einen Zulauf und einen Ablauf für die Perfusionslösung zu schaffen.
Zunächst zirkuliert eine kalte Trägerlösung, um das Blut zu verdrängen, den pH-Wert und das Volumen zu stützen und die Gefässe für die Kryoprotektiva vorzubereiten.
Von einer sauberen Ausgangslage zu sprechen, wäre irreführend. Vorhandene Blutgerinnsel, Ödeme, Arteriosklerose, Verletzungen und postmortale Gefässschäden bleiben Teil des Systems.
Druck, Fluss und Temperatur müssen gemeinsam beobachtet werden. Ein höherer Druck kann die Verteilung verbessern, ein zu hoher Druck kann jedoch Ödeme verstärken oder Gefässe schädigen.
Warum die Konzentration stufenweise steigt
Eine plötzliche Exposition mit konzentrierten Kryoprotektiva erzeugt grosse osmotische Gradienten. Zellen können rasch schrumpfen, und Gewebe kann geschädigt werden, selbst ohne Eisbildung.
Protokolle erhöhen die Konzentration deshalb in Stufen bei tiefen Temperaturen. Tiefere Temperaturen senken meist Reaktionsgeschwindigkeit und Toxizität, verändern aber auch Viskosität und Fluss.
Proben aus Zulauf und venösem Ablauf lassen sich per Refraktometrie messen. Nähern sich die Werte an, deutet das darauf hin, dass die zirkulierende Flüssigkeit der Zielkonzentration entgegengeht.
Das beweist keine gleichmässige Konzentration in jedem Gewebe. Die Perfusionslösung folgt den Gefässen, und der Gefässzugang kann ungleich ausfallen.
Der Endpunkt ist eine Schätzung
Die Perfusion endet, wenn die Protokollvorgaben für Konzentration, Temperatur, Druck, Fluss und Einwirkzeit erreicht sind, oder wenn eine weitere Zirkulation keinen Nutzen mehr bringt.
Die ehrliche Aussage lautet nicht „der Patient ist perfekt vitrifiziert“. Sie lautet: „die verfügbaren Messwerte stützen ein bestimmtes Mass und eine bestimmte Verteilung der Kryoprotektion“.
Tomorrow.bio setzt vor dem Langstreckentransport eine Kryoprotektion vor Ort ein. Die öffentliche Prozessübersicht des Unternehmens hält fest, dass Kryoprotektiva nach der Stabilisierung stufenweise eingebracht werden.
Auch der Einsatz einer optimierten VM-1-Formulierung ist öffentlich beschrieben. Ein aktueller EBF-Forschungsbericht dokumentiert laufende Validierungsarbeiten nach simulierter postmortaler Ischämie.
Was noch schiefgehen kann
Ein schlechter Gefässzugang kann Bereiche unterversorgt lassen. Kryoprotektiva können toxisch wirken. Temperatur- und osmotische Gradienten können Gewebe schädigen.
Diese Zielkonflikte belegen nicht, dass die Perfusion sinnlos wäre. Sie sind der Grund, weshalb die Qualität des Protokolls gemessen und nicht einfach angenommen werden muss.
Nach der Perfusion folgen für den Patienten der Transport und eine kontrollierte Abkühlung durch den Glasübergang.
Spätere CT-Aufnahmen können Aspekte der Verteilung der Kryoprotektiva und der Eisbildung prüfen, wie in den Qualitätskontrollen der Biostase beschrieben.
Kurz gesagt: Die Perfusion ersetzt Blut und Wasser im Kreislauf durch eine kryoprotektive Lösung. Dabei muss das Verfahren die Eisverhütung gegen Toxizität, osmotischen Stress und ungleiche Verteilung abwägen.
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