永生的期盼:人体冷冻如何操作?

2024-01-27 13:45
世界博览 2024年2期
关键词:冰晶结冰液氮

在讨论真正的人体冷冻之前,不妨先看一下它的初级形态:冬眠。北美黑熊在冬眠期间可以将心率从55次/分钟降低至9次/分钟,对它来说半年的冬眠实际上只老了一个月左右。对于冬眠机制的研究让我们看到了人类冬眠的可能性。不过就算长时间的冬眠可以实现,它的应用范围也相对受限。毕竟在冬眠的情况下,生命的流逝只是减慢而非暂停。

想要把生命挪到未来,还得靠真正的人体冷冻技术。根据计算,在零下196摄氏度的条件下,人体经过约2400万年才会衰老常规状态下的1秒。不过人体冷冻显然是一个比人体冬眠更棘手的课题。它面临的第一个问题就是:如何保持器官存活。其中一种方法就是趁器官不注意就把它们给冻上,跳过缺氧的过程。例如我们可以用液氮瞬间把一条鱼冻住,再把它丢回水里,它还能“活”过来。这就是快速冷冻技术的优势。

除了器官缺氧的问题外,人体冷冻还有一个要解决的问题就是冰晶——水在结冰的过程中会形成冰晶,这些冰晶在体内会越来越大,直至刺破细胞膜。这也是为什么我们用自家冰箱冷冻的肉往往会“不够新鲜”的原因。前面用液氮冻鱼的过程,由于降温足够快,不仅鱼的器官没反应过来,鱼体内的水也没反应过来。这些水还没来得及结冰就因为温度过低而不流动了,陷入了一种仍然是水但不会流动的“玻璃化”的状态。因为水并没有结冰,所以密度仍然保持不变,鱼体内的一切就像是被定住了一样,并不会受到什么损伤。

靠液氮冷冻的鱼虽然之后能活过来,但一般都坚持不了太久。这其中的一个重要原因是,虽然冷冻时跳过了冰晶生长的温度区间,但升温时,仍然会经过此温度区间,所以鱼的细胞依旧会受到冰晶的损伤。从食物保鲜的角度来说少量的冰晶损伤,问题不算太大,但把这种方式直接应用在活体动物上显然不可取。

只要气温降到摄氏零度以下,在10分钟之内,木蛙的皮肤下面就开始结冰;3小时后,动脉和静脉血管冰冻,心脏和大脑停止运作;24小时之内,木蛙身体的65%都冻住了。从外观看来,此时的木蛙就像一块有颜色的冰坨。但如果气温回升,木蛙可以逐渐解冻,心脏和大脑恢复功能,身体的其他部分也丝毫未损。只需要几个小时,它就重新活蹦乱跳起来了。

由于浓度低的液体凝固点(冰点)较高,所以通常是浓度较低的细胞间的液体先被冻住。之后,细胞间的液体浓度会进一步降低,细胞内的水会被吸到细胞外,使得冰晶越来越大,直至刺破细胞膜。

巧的是,在自然界就存在一种自己就能进入冷冻状态的动物:阿拉斯加木蛙。

一般的动物在冬眠时体温会降低,但总归是在0度以上;而阿拉斯加木蛙是真的能在零下的气温里把自己冻住8个月,没有呼吸没有心跳,陷入一种假死的状态,直到春暖花开之时才重新活过来。

木蛙是如何处理冷冻时的那些问题呢,答案就是控制冰晶的形成。首先木蛙的内脏全部集中在身体的中心区域,它可以控制由外到内的冷冻速度。其次,在冬天即将到来时,它会做两个准备,一是把之前储存的大量肝糖原分解成葡萄糖,二是生成大量的尿素。这两项操作都是为了提升体液的浓度,从而降低冰点。此外,它在冷冻的过程中还会产生一种冷冻响应蛋白,这种蛋白能到达细胞外与冰晶结合,避免大冰晶的形成。这个结冰的过程会持续约4个小时,最终木蛙外围约70%的水都会结冰,而内脏被包裹保存在其中,它就这样安全地进入了冷冻状态。

这时的木蛙没有心跳没有呼吸,就是一个冰坨坨,它的生命算是彻底暂停了。冬季木蛙体内的葡萄糖浓度会提高50到80倍,尿素浓度会提高10倍,是名副其实的高血糖与尿毒症患者。因此,木蛙还需要一颗强大的肝脏来解毒,它的肝脏占其体重的22%,是它最重要的器官。木蛙的这种冷冻方式带给人类启发,如果无法快速降温,我们可以通过提高体液浓度的方法来降低冰点,从而减少或是控制冰晶的形成。

目前市面上仅有四家人体冷冻机构,分别是美国的阿尔科生命延续基金会、人体冷冻研究所,俄罗斯的克里欧罗斯人体冷冻公司以及中国的山东银丰人体科学研究院。几家机构的冷冻方法大同小异,没有明显的区别。什么情况才能进行人体冷冻?答:死后才行。所以几家机构做的事,与其说是人体冷冻,不如说是遗体保存。

冷冻后真的能复活吗?答案是:有可能,但现在不能。说能是因为历史上真有冷冻人死而复生的案例。1980年冬天,一名19岁女孩由于车辆抛锚,在零下20摄氏度的环境中试图步行回家,却在路上被冻成了冰棍。第二天早上邻居发现了她,虽然她已经没了呼吸和心跳,但好心的邻居还是将她送到了医院。医生检查了女孩的情况,做出了女孩已经死亡的判断。但就在她父母悲痛欲绝之时,心电图却突然开始跳动,几天后女孩醒了过来,甚至还能伸手要水喝,这不得不说是一个奇迹。

這样的故事不止一例,1999年一位名为安娜的医生在挪威滑雪时失足坠入冰冷的溪水中,被发现时体温只有13.7摄氏度,呼吸和心跳已经停止了。但即使这样,在经过9个小时的抢救后,她的体温逐渐恢复,之后成功苏醒。这一案例甚至被记在了医学期刊《柳叶刀》上。但这些案例的数量毕竟不算太多,机制也难以研究。通过机构实施的人体冷冻至今还无人复活。

这也好理解,毕竟机构进行人体冷冻时,人已经临床死亡了,想要复活的难度与活体冷冻不可同日而语。具体来讲,想要把人体从冷冻到复活的这条链路打通还有几个关键问题。第一个问题是整个冷冻过程需要一切顺利,无论哪个环节出错都可能导致人彻底死亡。

此外,降温容易升温难。就像我们前面提到的液氮速冻鱼,那么回到人体上,我们该如何控制升温的速度?此外,该怎么把防冻液重新替换成血液?该以什么顺序让器官恢复工作?其中任何一个问题没解决好,某种意义上就是杀死了这个本可以继续冰冻的人。所以复活的操作难度巨大,研究也难以开展。

最后让我们回到人体冷冻最初的步骤。在人死亡后,机构会用机器维持大脑的运转,所以只冷冻一个大脑可行吗?事实上,很多人真的就只冷凍了大脑。只冷冻大脑的费用会低很多。以美国阿尔科为例,全身冷冻的价格为20万美元,只冷冻大脑的话只需要8万美元。不过,想要基于大脑就复活一个人,显然人类目前的技术还远未达到。

不可否认的是,现在的人体冷冻技术已经足够完善。但相对的,复活技术几乎是一点儿都没有。而且除了技术问题之外,法律、伦理问题也都不简单。目前几家机构的合同里写的基本都是“机构有权根据自己的判断善意决定如何处置冷冻的人体,且不对后果负任何责任。”这样的条款其实也无可厚非,毕竟我们都不了解未来复活技术会如何发展,所以很难给出具体的判定标准,只能立下这样美好的君子协定。

(责编:南名俊岳)

历史上第一例冷冻人体的案例发生在1967年。当年,物理学家、心理学家贝德福德罹患癌症,于是选择了进行人体冷冻。不过,当时的人体冷冻技术还很不成熟,冷冻小组在他死后一小时才到达,在完成了灌注防冻液的操作后,并没有把他第一时间送入冷冻舱,而是在两星期后才送入,因为那时冷冻舱才建好。可想而知,虽然他后来被放入了液氮中冷冻,但实际上早就没有复活的可能了。即使前期准备一切顺利,冷冻也将是一个至少持续好几十年的事情。一旦在此过程中遇到了什么意外,冷冻舱的温度意外上升了,那被冷冻的人也就彻底陷入长眠了。但是谁又能保证整个系统几十、上百年不出任何意外呢?

冬眠是自然界中广泛存在的一种现象。一些动物为了应对气温低、食物短缺的冬天,会选择让自己进入冬眠,一觉睡到春天。自然界的所有哺乳动物,一生的心跳基本都在十几亿次这个数量级,心跳越慢的动物活得就会越久。所以,动物在冬眠时心跳速率降低,就约等于是给自己的生命按下了慢放键。

猜你喜欢
冰晶结冰液氮
翼面结冰过程中的冰晶运动相变与黏附特性
通体结冰的球
液氮冷冻与阿维A口服联合治疗多发性跖疣疗效观察
雪为什么只在冬天下
液氮罐的使用
小泥人冰晶画 蕴藏大商机
鱼缸结冰
液氮冷冻加中药面膜治疗面部雀斑46例
液氮罐日常使用时的注意事项