Ледяная кровь

Порой не хватает именно времени, чтобы спасти жизнь пациента, а в случае неудачи — правильно сохранить тело до того момента, когда оно будет крионировано. Нескольких дополнительных часов порой бывает достаточно, но откуда взять это время?

В США тестируют необычную технологию — они научились саму кровь превращать в подвижный лёд.

Чтобы замедлить умирание и разрушение клеток отдельного органа или организма, как известно, его нужно охладить. При сильном охлаждении сокращается потребление кислорода, и даже после остановке сердца охлажденный организм может прожить еще довольно долго.

Сейчас медики используют ледяные ванны и охлаждающие жакеты, ледяные одеяла и просто резиновые "грелки" со льдом внутри, они не позволяют достичь нужного темпа охлаждения в глубине тела, что очень важно для обескровленных органов, в том числе, и главного носителя информации человека – мозга.

Намного лучше для этого подходит внутреннее охлаждение с помощью подачи в кровоток холодного физраствора. Но и он не способен достаточно хорошо справиться со своей задачей.

Инженер Кен Коса (Ken Kasza) и его коллеги из американской национальной лаборатории Аргонн (Argonne National Laboratory) придумали отличный способ охлаждения. Надо просто "затолкать" лёд в сосуды, в полости тела (при операции) и даже в лёгкие пациента — вот он и охладится. На растапливание льда затрачивается большая энергия,  так что интенсивность охлаждения будет гораздо выше, чем при применении холодного физраствора. Но как это можно сделать? Тут есть небольшая хитрость – лед немного необычный.

Эта странная полупрозрачная штуковина – частично жидкость, частично лёд. Но от природной ледяной "каши" она отличается радикально (фото Argonne National Laboratory).

В конце 1980-х лаборатория Аргонн разработала технологию изготовления ледяной гидросмеси (Ice Slurry), способной без проблем течь по трубам различного диаметра, не собираясь в ледяные наросты, не слипаясь и не образуя заторы. Экзотическая солёная водяная суспензия, придуманная в Аргонне, включала в себя мириады ледяных кристалликов, но не обычных, а специально подготовленных.

Ice Slurry  представляет из себя суспензию частичек льда размером менее 0.1 мм в физиологическом растворе с массовой долей льда более 50%. Сами частички льда – маленькие шарики, а не ершистые и колючие как в обычном льде. Благодаря этому они скользят друг относительно друга, сохраняя подвижность воды.

Для начала исследователи придумали, как обеспечить быстрое охлаждение мозга человека, пока сердце остановлено и кровотока нет. Ice Slurry необходимо поместить в лёгкие (через трубку, вставленную в трахею). Ведь это эффективные теплообменники с развитой поверхностью, через которые проходит вся кровь. И пока сердце не бьется, сжатие грудной клетки заставит охлажденную кровь течь в головному мозгу. Скорость охлаждения по новой методике оказалась выше обычной в 20-30 раз! Т.к. клетки мозга начинают гибнуть через 10 минут после остановки кровоснабжения, это дает им еще дополнительное время. При таком способе мозг может оставаться охлаждённым в течение часа, что даёт хирургам достаточно времени для реанимации.

Второй вариант применения смеси — непосредственный ввод её в кровоток. Через внутривенный катетер можно перекачать в сосуды немало Ice Slurry, а она уже сама разойдётся по органам, обеспечивая их охлаждение. Подвид того же метода — запуск жидкого льда в сонную артерию, для быстрой доставки к мозгу.

Третий — это обкладывание смесью отдельного органа при выполнении операции. Причём, поскольку смесь способна течь, её можно доставить к месту действия внутрь тела по тонкой трубочке. А это значит, что операция может быть малотравматической.

А что с водой, которая получается в результате таяния смеси? Из лёгких излишки воды откачиваются специальным насосом через ту же трубку. А остатки усваиваются тканями. В случае же запуска суспензии Ice Slurry напрямую по кровотоку она также абсорбируется телом без вреда для организма, ведь фактически эта смесь — всего лишь особым образом приготовленный физраствор.

Графики снижения температуры в глубине головного мозга (°С) при внешнем охлаждении (чёрная кривая) и при дополнении его Ice Slurry (синий пунктир). Внизу – время в минутах (иллюстрация Argonne National Laboratory).

"Современное медицинское руководство говорит, что если вы хотите сохранить мозг, нужно снизить его температуру на четыре или пять градусов по Цельсию в течение 5-10 минут после остановки сердца, — говорит Коса. — Впервые у нас есть средство достижения необходимой температуры в этот короткий промежуток времени".

Для анализа теплового взаимодействия между ледяной пастой и тканями Кен и его коллеги разработали специальные компьютерные модели, для того что бы лучше вести подготовку к охлаждению органов.

Сейчас еще нужно отработать много вопросов по применению Ice Slurry. Например, при принудительном охлаждении организм начинает усиленно вырабатывать тепло дрожании , а это расходует энергию, приводит к образованию и накоплению нежелательных продуктов (к примеру, молочной кислоты), снижает эффект от действия раствора. Получается, что в идеале применение Ice Slurry должно сопровождаться медикаментозным подавлением холодовой реакции. (Если охлаждать только отдельный орган, подводя раствор к нему, такое подавление может и не потребоваться.)

Сейчас медики ищут лучший вариант смешивания синтетических заменителей крови, Ice Slurry и кислорода, что даст наилучшие защитные эффекты для органов и конечно же дополнительное время не только на операцию, но и на реанимацию человека. 

В ближайший год команда намерена получить разрешение на первые клинические тесты своей технологии. Причём первым "кандидатом" на апробацию на людях будут операции на почках. Поскольку при таких операциях кровоток в почках почти прекращается, охлаждение их с помощью ледяной взвеси даст медикам дополнительное время. Тесты этой технологии на крупных животных дали многообещающие результаты.

Использование ледяной суспензии может оказаться очень эффективным и при заборе органов для трансплантации, где быстрое охлаждение органа позволяет значительно дольше сохранить его жизнеспособность.

Наконец, она может оказаться незаменимой в крионике, где также очень важно быстро охладить внутренние органы пациента и, в первую очередь, головной мозг. Это позволяет значительно увеличить критическое время, в течении которого необходимо начать крионические процедуры.

Более того, вводимая в организм ледяная суспензия может содержать в себе и полный коктейль таких препаратов, как гепарин, антиоксиданты и т. д., а также и вещества-криопротекторы. Наличие последних не только необходимо для криосохранения, но и стабилизирует структуру самой суспензии.