Perfuzja krioprotekcyjna nie polega na zastąpieniu każdej cząsteczki wody w organizmie. Jest to kontrolowana próba rozprowadzenia skoncentrowanego roztworu przez układ naczyniowy.
Celem jest zahamowanie tworzenia się lodu podczas chłodzenia przy jednoczesnym ograniczeniu stresu osmotycznego, toksyczności chemicznej i uszkodzeń mechanicznych.
Dlaczego krioprotektanty są konieczne
Chłodzenie tkanki biologicznej bez odpowiedniej ochrony zwykle prowadzi do powstania lodu. Tworzenie się lodu powoduje redystrybucję wody i substancji rozpuszczonych, deformację tkanki oraz może uszkadzać błony i strukturę pozakomórkową.
Czynniki krioprotekcyjneograniczają tworzenie się lodu i umożliwiają witryfikację przy osiągalnych tempach chłodzenia.
Witryfikacja oznacza powstanie amorficznego ciała stałego zamiast kryształu. Jest to stan fizyczny, a nie dowód na to, że każda komórka pozostaje żywotna.
Współczesne ramy naukowe rozpoczęły się od 1984pracy z dziedziny kriobiologii dotyczącej witryfikacji.
Dostęp, wymywanie i krążenie
Droga chirurgiczna zależy od protokołu oraz stanu pacjenta. Duże naczynia są kaniulowane w celu stworzenia wlotu i wylotu dla płynu perfuzyjnego.
Najpierw krąży zimny nośnik, aby usunąć krew, wspierać pH i objętość oraz przygotować układ naczyniowy na krioprotektant.
Nazywanie tego czystym płótnem byłoby mylące. Istniejące skrzepy, obrzęki, miażdżyca, urazy oraz poumierciowe uszkodzenia naczyń pozostają częścią systemu.
Należy monitorować ciśnienie, przepływ i temperaturę łącznie. Wyższe ciśnienie może poprawić rozprowadzenie, jednak nadmierne ciśnienie może nasilać obrzęki lub uszkadzać naczynia.
Dlaczego stężenie wzrasta stopniowo
Nagłe narażenie na skoncentrowany krioprotektant tworzy duże gradienty osmotyczne. Komórki mogą szybko się kurczyć, a tkanka może ulec uszkodzeniu nawet bez obecności lodu.
Protokół zatem zwiększa stężenie etapami, utrzymując niską temperaturę. Niższe temperatury generalnie spowalniają reakcje i toksyczność, ale także zmieniają lepkość i przepływ.
Próbki wlotowe i żylnego odpływu można mierzyć refraktometrią. Konwergencja sugeruje, że krążący płyn zbliża się do docelowego stężenia.
Nie dowodzi to równomiernego stężenia wewnątrz każdej tkanki. Płyn perfuzyjny podąża za naczyniami, a dostęp naczyniowy może być nierównomierny.
Punkt końcowy jest szacunkiem.
Perfuzja kończy się, gdy osiągnięte zostaną docelowe wartości stężenia, temperatury, ciśnienia, przepływu i czasu ekspozycji, lub gdy dalsze krążenie nie przynosi już korzyści.
Uczciwym wynikiem nie jest stwierdzenie „pacjent jest doskonale zeszklony”. Jest nim stwierdzenie „dostępne pomiary potwierdzają określony poziom i rozkład ochrony krioprotekcyjnej”.
Tomorrow.bio stosuje krioprotekcję w terenie przed transportem na długie dystanse. Jego publiczny przegląd procesu wskazuje, że krioprotektant jest wprowadzany stopniowo po stabilizacji.
Jego stosowanie zoptymalizowanej formulacji VM-1 jest również opisane publicznie. Niedawno opublikowanyEBF research report dokumentuje kontynuację prac walidacyjnych po symulowanej niedokrwistości pośmiertnej.
Co może nadal pójść źle
Słaby dostęp naczyniowy może pozostawić niektóre obszary niedostatecznie perfundowane. Krioprotektanty mogą być toksyczne. Gradienty temperatury i osmotyczne mogą uszkodzić tkankę.
Te kompromisy nie są dowodem na to, że perfuzja jest bezcelowa. Stanowią one powód, dla którego jakość protokołu musi być mierzona, a nie zakładana.
Po perfuzji pacjent przechodzi dotransportu oraz kontrolowanegoschłodzenia przez przejście w stan szklisty.
Późniejsze obrazowanie CT może sprawdzić aspekty rozkładu krioprotektantu i tworzenia się lodu, jak omówiono wbiostasis quality checks.
TL;DR: Perfuzja polega na zastąpieniu krwi i wody roztworem krioprotekcyjnym poprzez krążenie. Procedura musi uwzględniać równowagę między zapobieganiem tworzeniu się lodu a toksycznością, stresem osmotycznym i nierównomiernym rozprowadzeniem.
Narzędzie praktyczne w szczegółach
Interaktywne narzędzie pomaga zbadać pytanie poruszone w tym artykule.
Ładowanie interaktywnego narzędzia...
Dalsza lektura