Kryonik - eiskalt in die Zukunft?

[Rarehero]

Man müsste also den ganzen Körper bis in die letzte Zelle mit Frostschutzmittel anreichern (und zwar vor dem Kreislaufstillstand und dem Kühlprozess) um dies zu verhindern.

Oder man friert den Körper so schnell ein, dass eine Kristallisation nicht einsetzt. Das ginge auch und wäre vielleicht sogar einfacher, da man den Körper nicht mehr verschiedenen Kühlflüssigkeiten anreichern müsste. Möglicherweise ist es gar die einzige echte Möglichkeit, und bei kleinen Organismen klappt es auch wunderbar. Bei der Anwendung an makroskopischen Organismen wie dem Menschen steht man aber im Moment vor unüberwindbaren Hürden.

[Frostie]

Nun, vitrifizierte Kaninchennieren (-45 °C) hat man wieder aufgetaut und erfolgreich in Kaninchen transplantiert.[/URL]

Sorry, da hatte ich etwas durcheinandergebracht. Das war bei ca. -130°C. Jedenfalls hat eine Niere (von insgesamt zwei) diese Prozedur überstanden [Fahy et al. 2009]. Das ist doch schon mal ein guter Anfang.

Und da es gerade zum Thema passt: Vitrifikation (Verglasung) bedeutet das Festwerden von Flüssigkeiten ohne Kristallbildung.

[Liopleurodon]

Oder man friert den Körper so schnell ein, dass eine Kristallisation nicht einsetzt. Das ginge auch und wäre vielleicht sogar einfacher, da man den Körper nicht mehr verschiedenen Kühlflüssigkeiten anreichern müsste. Möglicherweise ist es gar die einzige echte Möglichkeit, und bei kleinen Organismen klappt es auch wunderbar. Bei der Anwendung an makroskopischen Organismen wie dem Menschen steht man aber im Moment vor unüberwindbaren Hürden.

Dafür werden Abkühlungsraten von 1000°/sek. benötigt. Bei Objekten im Millimetergröße gibt es dafür mehrere Möglichkeiten:

• Einfrieren in schmelzendem Stickstoff. Dieser ist 210°C kalt. Anders als normaler flüssiger Stickstoff (der sich am Siedepunkt bei -196°C befindet) bildet schmelzender Stickstoff beim Eintauchen kleiner Objekte keine Dampfblasen. Diese würden das Objekt isolieren und die Abkühlung verlangsamen, so dass sich dann doch wieder Eis bildet.
• Da Stickstoff allerdings nur eine schlechte Wärmeleitung hat, weichen einige auf das Einfrieren in schmelzendem Propan aus. Wegen der Explosionsgefahr sollte man dies allerdings nur im Garten in einer Erdgrube machen.
• Dann gibt es da auch noch eine kleine Kanone, welche das Objekt mit hoher Geschwindigkeit in flüssigen Stickstoff hinein schießt. Dadurch wird das Dampfpolster zerrissen und man erhält auch wieder schnelle Kühlraten.

Und wie Du schon richtig erkannt hast, würde keine dieser Methoden bei einem Tier oder Menschen funktionieren. Unsere Körper sind dafür zu groß und zu warm. Das Ersetzen des Blutes durch Frostschutzmittel ist da schon eine wesentlich tauglichere Lösung.

[Rarehero]

Laut Wikipedia verbindet man wohl beide Methoden: Als ein schnelles Gefrieren (aber sicher nicht so schnell, wie von dir erwähnt), gepaart mit Frostschutzmitteln. Und die große Hürde besteht wohl auch darin, das ganze wieder aufzutauen, und zwar so, dass bereits aufgetaute Teile des Körpers nicht bereits absterben, während andere Teile des Körpers noch auftauen. Aber ich meine mich auch daran zu erinnern, dass es schon höchst problematisch ist, einen großen Körper ausreichend schnell einzufrieren.

[Liopleurodon]

Aber ich meine mich auch daran zu erinnern, dass es schon höchst problematisch ist, einen großen Körper ausreichend schnell einzufrieren.

Und auch gleichmäßig.

Wie sagte schon Otto:

"Oh Schatz, ich liebe Deine Schnitzel. Besonders das Fleisch zwischen dem rohen und dem verbrannten Teil..."

[irony]

Frostschutz-Proteine schützen Feuerkäfer Dendroides canadensis

Ein körpereigener Frostschutz lässt die Larven eines Feuerkäfers noch bei minus 30 Grad überleben.

Die Wirkung dieser Frostschutzproteine wird so beschrieben:

In unmittelbarer Nähe zu den Frostschutzproteinen verlangsamte sich der Schlagabtausch der Wassermoleküle. Die Verbindungen zwischen den Wassermolekülen öffneten und schlossen sich nun bis zu dreimal langsamer. "Je ruhiger die Wassermoleküle sich bewegen, desto kälter kann es sein, bevor das Wasser gefriert", sagt Havenith.

Wenn durch die Wirkung der Frostschutzproteine sich die Wassermoleküle ruhiger bewegen, müsste das Wasser dann nicht schneller, d.h. bereits bei höheren Temperaturen gefrieren?

[Dannyboy]

Ach SpOn. Im Originalartikel liest es sich etwas anders.

Wenn durch die Wirkung der Frostschutzproteine sich die Wassermoleküle ruhiger bewegen, müsste das Wasser dann nicht schneller, d.h. bereits bei höheren Temperaturen gefrieren?

Nein, weil die Wassermoleküle eben daran gehindert werden, die hexagonale Kristallstruktur des gewöhnlichen Eises einzunehmen. Dazu müssen sich die Moleküle ja entsprechend anordnen. Da die mittlere Lebensdauer der H-Brückenbindungen aber erhöht ist (bis zu 70 Pikosekunden, statt 23 im normalen Wasser), braucht es einfach noch niederer Temperaturen, bis Eiskristalle wachsen.

*) Man kann Wasser mit Tricks sogar bis auf -40 °C als unterkühlte Flüssigkeit abkühlen, ohne das es gefriert.