10 faszinierende frühe Experimente in der Kryotechnik

Wenn man nach Kryotechnik fragt, fallen einem vielleicht ein paar Dinge ein. Nein, die urbane Legende, dass Walt Disney kryogen eingefroren wurde, ist nicht wahr. Sie könnten auch an den ebenso fantasievollen Planet der Affen, Demolition Man oder Futurama denken.

Unter Kryotechnik (von den griechischen Wörtern für „kalt“ und „erzeugen“) versteht man die Erzeugung von Temperaturen, die unterhalb der für den Menschen normalerweise herrschenden Temperatur liegen. Neben der Suche nach Möglichkeiten zur Erzeugung und Aufrechterhaltung kalter Temperaturen umfasst die Kryotechnik auch die Untersuchung des Gefrierens von Materialien bei kryogenen Temperaturen. In den letzten zwei Jahrhunderten hat sich das Gebiet der Kryotechnik erheblich weiterentwickelt.

Werfen wir also einen genaueren Blick auf zehn frühe Experimente in der Kryotechnik.

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James Arnott wurde 1797 geboren und war ein englischer Arzt, der sich auf Kryotherapie spezialisierte. Vor seinem Umzug nach London arbeitete der Arzt als Oberarzt im englischen Brighton Infirmary. Arnott war sogar der Erste, der extreme Kälte zur Zerstörung von Gewebe einsetzte. Im Jahr 1819 nutzte Arnott bei der Behandlung von Krebspatienten die Kryotherapie, um Brust- und Gebärmuttertumoren einzufrieren.

Arnott mischte „zwei Teile“ Eis und „einen Teil“ Natriumchlorid, um Temperaturen zwischen -18° und -24° C (-0,4° und -11,2° F) zu erreichen. Um Experimente durchzuführen, entwickelte Arnott sogar seine eigene Ausrüstung, zu der ein wasserdichtes Kissen, zwei flexible Schläuche zum Transport des Wassers aus dem betroffenen Bereich, ein Reservoir für die Mischung und ein Sumpf (ein Becken zur Aufnahme des Abwassers) gehörten. Arnott führte 1845 die erste Kryochirurgie durch. Arnott erkannte das Potenzial der Kryotherapie zur Behandlung von Krebs und zur Betäubung der Haut vor der Operation. Noch heute wird die Kryotherapie zur Behandlung verschiedener Krebsarten eingesetzt.[1]

Im Dezember 1877 gelangten Louis Paul Cailletet (und Raoul Pictet) innerhalb weniger Tage unabhängig voneinander zu Methoden zur Verflüssigung von Sauerstoff.

Cailletet wurde am Lycée Henri IV in Paris ausgebildet und war später in der Eisenhütte seines Vaters beschäftigt, wo er an seinen Studien arbeitete. Im Jahr 1869 begann Cailletet mit der Hochdruckchemie zu experimentieren. Im Dezember 1877 gab Pictet der Französischen Akademie bekannt, dass er Sauerstoff verflüssigt hatte. Zwei Tage nach Pictet gab Cailletet bekannt, dass er dieselbe Entdeckung gemacht hatte.

Beide Männer erkannten an, dass Kühlung und Kompression erforderlich waren, um Sauerstoff zu verflüssigen, verwendeten jedoch unterschiedliche Techniken, um dies zu erreichen. Cailletet gelang die Verflüssigung von Gasen durch den Einsatz eines Kompressionsapparates. Pictet nutzte die Kaskadenmethode, bei der flüssiges Schwefeldioxid verdampft wurde, wodurch Kohlendioxid flüssig wurde. Anstelle der Methode von Cailletet erzeugte diese Methode flüssiges Gas in größeren Mengen, und ihre Technik ließe sich einfacher auf andere Gasarten übertragen. Heutzutage spielen flüssiger Wasserstoff und Helium eine entscheidende Rolle in der Kryotechnik.[]

Irving S. Cooper wurde 1922 in Atlantic City geboren und erhielt später einen medizinischen Doktortitel von der Universität. In den 1950er und 1960er Jahren half er beim Aufbau der neurochirurgischen Abteilung des St. Barnabas Hospital in New York City. Während seiner Anstellung in St. Barnabas wurde Cooper dafür bekannt, dass er Tausende von Operationen durchführte, um Menschen mit Bewegungsstörungen zu helfen.

Cooper hatte die Angewohnheit, die Operationen seiner Patienten auf Video aufzuzeichnen. Am 25. Dezember 1961 erhielt Cooper einen Weinflaschenöffner, der durch Einspritzen von Kohlendioxid Korken aus Flaschen hob. Was Cooper faszinierte, war die Art und Weise, wie ein Teil des Geräts einen Teil der Flasche kühlte. Cooper nutzte diese Flaschenöffnungstechnologie schließlich in der Chirurgie.

Die Patientenvertraulichkeit war in den 1960er Jahren nicht das, was sie heute ist. Daher betrachten viele aktuelle Experten Coopers Experimente aufgrund ihrer Vertraulichkeit und ihres grenzüberschreitenden Charakters als kontrovers. Trotz dieser Bedenken entwickelte Cooper die Kryochirurgie, bei der flüssige Gase zur Entfernung von erkranktem Gewebe eingesetzt werden.[3]

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Wilma Jean McLaughlin war 1965 beinahe die erste Person, die von der Life Extension Society kryogen eingefroren wurde, einer Organisation, die anbot, eine Person in ihrer Kurzzeitgefrieranlage kostenlos einzufrieren. Am 20. Mai 1965 verstarb McLaughlin an Herz- und Kreislaufproblemen. Eine Gruppe von Kryo-Wissenschaftlern versuchte, Mclaughlin einzufrieren, aber der Prozess scheiterte. Darüber hinaus berichtete Juno Incorporated, das Unternehmen, das angeblich die Kapsel zur Aufbewahrung von McLaughlins Körper geliefert hatte, dass das Gerät noch getestet werde und nur ein Prototyp existierte.

Das Experiment, das zum Einfrieren von McLaughlin geführt hätte, wurde abgebrochen. Berichte darüber, was genau verhindert hat, dass McLaughlin eingefroren wurde, sind widersprüchlich. Zu den Gründen, die dafür angeführt wurden, dass das Experiment nicht fortgesetzt wurde, gehörten Meinungsverschiedenheiten zwischen McLaughlins Verwandten und dem Minister über das Experiment, die fehlende Hilfe des örtlichen Arztes bei dem Experiment, die Weigerung der Krankenhausleitung, bei dem Experiment zu helfen, die nicht vorbereitete Kryokapsel und der Minister Warnung, dass keine Gesetze vorhanden seien. Zum Zeitpunkt ihres Todes war der Frau auch nicht bewusst, dass ihr Mann sie einfrieren wollte.

Obwohl es sich technisch gesehen um ein gescheitertes Experiment handelte, veranlasste McLaughlins Situation die Life Extension Society kurz darauf dazu, das erste Kryo-Einfrieren eines Menschen durchzuführen.[4]

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In den frühen 1960er Jahren war die Cryo-Care Equipment Corporation in Arizona das einzige Unternehmen, das tatsächlich kryogene Einfrierungen unter Verwendung von flüssigem Stickstoff durchführte. 1966 wurde der erste menschliche Körper eingefroren, nachdem er zwei Monate lang einbalsamiert worden war.

Der Prozess wurde durchgeführt, indem die Leiche der Frau mittleren Alters in flüssigen Stickstoff gelegt wurde. Anschließend wurde die Frau bei Temperaturen über dem Gefrierpunkt im Kühlschrank einer Leichenhalle gelagert. Die verstorbene Frau, die aus Los Angeles stammte, wurde ein Jahr später aufgetaut und von ihren Lieben begraben.

Im selben Jahr wurde die Einfrierung eines Schullehrers in San Francisco ebenfalls abgebrochen, weil der Mann zu lange tot war. Die Forscher kamen zu dem Schluss, dass sein Gehirn, selbst wenn es eines Tages später wiederbelebt werden könnte, irreparabel geschädigt sei. [5]

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Bedford, ein ehemaliger Professor der University of California-Berkeley, der 1967 an Nierenkrebs verstarb, war der erste Mensch, der kryogen eingefroren und gelagert wurde, in der Hoffnung, eines Tages wiederbelebt zu werden.

Bedford verwendete sein eigenes Geld und hinterließ nach seinem Tod 100.000 US-Dollar für die kryogene Forschung. Bedfords Hinterbliebene gaben schließlich mehr aus, um seinen Willen zu verteidigen und gegen andere Verwandte einzufrieren. Sein Körper wurde von mehreren Ärzten konserviert, die Bedfords Körper eine Lösung aus 15 % Dimethylsulfoxid und 85 % Ringerlösung injizierten. Bedfords Gehirn war wahrscheinlich nicht vor diesen Chemikalien geschützt.

Bis 1969 wurde Bedford in der Crypto-Care-Einrichtung von Edward Hope in Phoenix, Arizona, gelagert. Hope war nicht nur ein Pionier der Kryotechnik, sondern auch eine Perückenmacherin, die Bedfords entanimierten Körper in flüssigem Stickstoff hielt. Seit 1982 befindet sich Bedfords Leiche bei der Alcor Life Extension Foundation in Scottsdale, Arizona. Im Jahr 1994 mussten Bedford und alle 33 gefrorenen Leichen, in denen er gelagert wurde, aufgrund von Erdbeben und regulatorischen Fragen erneut nach Arizona überführt werden. Der 12. Januar, das Datum, an dem Bedford kryokonserviert wurde, wird von Fachleuten der Kryotechnik immer noch als „Bedford Day“ bezeichnet. [6]

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Peter Mazur war ein US-amerikanischer Forscher, der durch Kryptokonservierung neue Möglichkeiten zur Konservierung biologischen Materials entwickelte, die es Wissenschaftlern letztendlich ermöglicht, biologisches Material über einen längeren Zeitraum zu speichern oder zu untersuchen. Mazurs Forschungen in den 1960er und 1970er Jahren führten auch zu verschiedenen Entdeckungen, die Elemente aufdeckten, die Zellen während der Kryokonservierung schädigen können.

Mazur wurde 1928 in New York City als Sohn einer Hausfrau und Wirtschaftsjournalistin geboren, die in Harvard lehrte. Er schloss sein Studium an der Harvard University ab und begann mit der Konservierung von Pilzsporen durch Dehydrierung zu experimentieren. In seiner wegweisenden Arbeit „A Two-Factor Hypothesis of Freezing Injury: Evidence from Chinese Hamster Tissue-Culture Cells“ stellte Mazur fest, dass die Einwirkung hoher Salzkonzentrationen und Eisbildung innerhalb der Zelle zu Zellschäden führen kann.

Mazurs Arbeit ist einflussreich, da er für jeden Zelltyp die optimale Abkühlgeschwindigkeit ermittelte, die langsam genug ist, um ein Einfrieren zu verhindern, aber schnell genug, um die Belastung durch hohe Salzkonzentrationen zu minimieren. Mazurs Studien trugen auch dazu bei, die Grundlage für bedeutende Fortschritte in der Kryobiologie und Kryokonservierung zu bilden.[7]

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Die Cryonics Society of New York begann Ende der 1960er Jahre mit dem Einfrieren von Patienten. Die Kosten für die Kryo-Suspensionen übernahmen die Angehörigen der Probanden, während die Organisation für die Bereitstellung von Aufbewahrungskapseln verantwortlich war. 1972 ließ das Unternehmen sein erstes Kind einfrieren, worüber sich die Cryonics Society of New York aufgrund der mit der Tat verbundenen Publizität freute

Im Jahr 1972 wurde Genevieve de la Poterie aus Montreal das erste kryogen eingefrorene Kind. De La Poterie, die Tochter eines Pharmaverkäufers und einer Opernsängerin, verstarb am 25. Januar 1972 im Alter von acht Jahren im Saint Justine's Hospital an Nierenkrebs. Die in Kalifornien ansässige Life Extension Foundation sollte den Körper des Kindes einfrieren. Die Organisation hat dies nicht richtig gemacht, und dem Körper des Kindes ging es am Ende schlechter, ohne dass er eine Chance hatte, wieder zum Leben erweckt zu werden. Der Körper wurde dann von der Cryonics Society of New York eingefroren.

Der Körper des Kindes wurde von der Cryonics Society of California bis 1994 aufbewahrt, als sich die „Chatsworth-Katastrophe“ ereignete. Bei diesem Ereignis fiel die Vakuumpumpe an dem Ort aus, an dem Nelson die Leichen aufbewahrte. Dies führte zur Zerstörung vieler entlebter Körper.[8]

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Der erste menschliche Embryo wurde 1983 kryokonserviert. Seitdem wurden bei über 300.000 Geburten menschliches Blut, Stammzellen, Embryonen, Samenzellen und Eizellen kryokonserviert. Diese erste Kryokonservierung wurde von einem medizinischen Forschungsteam der Monash University durchgeführt. Die Aufgabe bestand darin, über verschiedene Methoden zu berichten, mit denen durch In-vitro-Fertilisation (IVF) und das Einfrieren von Embryonen vor dem Gebärmutterwechsel eine Schwangerschaft beim Menschen erreicht werden kann.

Im Jahr 1971 begann das Programm mit der Forschung, die auch heute noch der IVF zugrunde liegt. Die Studie umfasste das Sammeln von Eiern für Forschungszwecke von freiwilligen Frauen in Melbourne, Australien. Im Jahr 1973 erzielten die medizinischen Mitarbeiter des Programms erste Anzeichen dafür, dass IVF bei der Behandlung von Unfruchtbarkeitsproblemen erfolgreich sein könnte. Im Jahr 1938 führte das Monash-Team ein weiteres IVF-Experiment mit einer gespendeten Eizelle durch. Auch wenn diese Schwangerschaft letztendlich in der 10. Woche mit einer Fehlgeburt endete, diente dieses Experiment als Grundlage für weitere IVF-Experimente. Außerdem wurden im Rahmen des Programms 1983 die ersten IVF-Geburten mit gefrorenen Embryonen durchgeführt. Dieses Experiment lieferte den Beweis, dass einige Zeit eingefrorene Embryonen später in die Gebärmutter eingepflanzt und in einen Fötus umgewandelt werden konnten.

Die In-vitro-Fertilisation hat sich zu einer Behandlungsmethode sowohl für Männer als auch für Frauen entwickelt, die unter Unfruchtbarkeit leiden. Bei der IVF handelt es sich um die Befruchtung einer Eizelle außerhalb des Körpers der Frau. Anschließend befruchten medizinische Fachkräfte die Eizelle mit Sperma und implantieren die befruchtete Eizelle in die Gebärmutter der Frau. Darüber hinaus gilt Monash IVF mittlerweile als eines der führenden Unternehmen Australiens für Fruchtbarkeitsprogramme.[9]

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Im Jahr 1983 nahm Miles, ein Beagle, an einem Kryonik-Experiment an der University of California in Berkeley teil. Benannt nach der Figur, die Woody Allen in „Sleeper“ spielte, wurde das Blut des Hundes durch eine Glycerinlösung ersetzt. Anschließend wurde der Hund auf einige Grad über dem Gefrierpunkt abgekühlt. Nachdem der Hund fünfzehn Minuten lang im Ruhezustand verbracht hatte, wurde er wiederbelebt. Einzelheiten präsentierten die Forscher später auf einem Treffen der Federation of American Societies for Experimental Biology in Washington.

Nach dem Experiment meldeten Kryonik-Unternehmen in den USA einen starken Anstieg der Anfragen. Damals begrüßten Wissenschaftler dies als einen wesentlichen Fortschritt in der Kryotechnik.

Die Los Angeles Times veröffentlichte später einen Artikel, in dem klargestellt wurde, dass der Hund nicht einer Temperatur ausgesetzt wurde, die so niedrig ist wie der Gefrierpunkt für Menschen, die kryogen suspendiert sind. In dem Artikel wurde auch darauf hingewiesen, dass der Forscher, der die Studie durchführte, nicht gerade ein medizinischer Forscher aus Berkeley war.[10]