22 Cryogenics

Deligiorgi Anastasia, Ntiskou Stela Experimental School of the University of Macedonia Thessaloniky, Greece Correspondering author: [email protected]

14 16

CRYOGENICS:THE BIGGEST REVOLUTION IN HUMAN HISTORY

ΚΡΥΟΓΟΝΙΚΗ ΕΠΙΣΤΗΜΗ: Η ΜΕΓΑΛΥΤΕΡΗ ΕΠΑΝΑΣΤΑΣΗ ΣΤΗΝ ΑΝΘΡΩΠΙΝΗ ΙΣΤΟΡΙΑ Ελπίδα για ζωή Το να γεννηθείς δεν είναι έγκληµα. Γι’ αυτό δεν σου αξίζει η τιµωρία του θανάτου. Καλώς ήρθατε στον κόσµο της Κρυογονικής, την διαδικασία κατάψυξης των νεκρών µε την ελπίδα ότι η µελλοντική τεχνολογία θα τους επαναφέρει στη ζωή. Ο στόχος της Κρυογονικής είναι να επεκτείνει τη διάρκεια της ζωής µας στο µέλλον όσο το δυνατόν περισσότερο, γιατί η ζωή είναι ωραία και είναι πάντα προτιµότερο να είσαι ζωντανός παρά νεκρός!

CRYOGENICS COOLER

Hope for life To be born is not a crime. That’s why we don’t deserve the punishment of death. Welcome to the world of cryogenics, the process of freezing the dead with the hope of restoring them to life again with the aid of future technology. The objective of cryogenics is to extend our lifespan, as long as possible, because life is beautiful and it is much better to be alive than to be dead! The two aspects of the issue Contemporary scientists of cryogenics attempt to restore a dead body to life by reducing its temperature to -196 oC (and keeping it in this condition), in the laboratory. However, enormous, sharp crystals of ice develop in our body just like ice develops on our windows in winter. Long fingers of ice get hold of our cells and organs and literally tear them apart. Especially, the cells of mammals at such temperatures function neither properly nor correctly. Without the presence of protection against cold, the cells of mammals would perish at very low temperatures. Water quickly leaves the cell and

EPMagazine

Οι δυο όψεις του νοµίσµατος Οι σηµερινοί κρυογονιστές προσπαθούν ρίχνοντας τη θερµοκρασία ενός νεκρού σώµατος στους –196 0C (και διατηρώντας το σε αυτή την κατάσταση) να το επαναφέρουν πειραµατικά στη ζωή. Όµως τεράστιοι αιχµηροί κρύσταλλοι πάγου µεγαλώνουν µέσα στον οργανισµό όπως ακριβώς µεγαλώνουν και στα παράθυρα µας το χειµώνα. Μεγάλα δάκτυλα πάγου πιάνουν και καταστρέφουν κύτταρα και όργανα, και πραγµατικά σκοτώνουν ό,τι βρεθεί στο δρόµο τους. Τα κύτταρα των θηλαστικών σε τέτοια θερµοκρασία δεν αντιδρούν σωστά. Χωρίς την παρουσία των κρυοπροστατευτικών τα κύτταρα των θηλαστικών δεν µπορούν να επιβιώσουν στο ψύχος. Το νερό εγκαταλείπει γρήγορα το κύτταρο για να ενωθεί µε τον πάγο που σχηµατίζεται έξω από το κύτταρο. Το κύτταρο συρρικνώνεται τόσο πολύ που η µεµβράνη του αδυνατίζει τελείως. Τελικά το απροστάτευτο συρρικνωµένο κύτταρο τρυπιέται από τον πάγο και καταστρέφεται ανεπανόρθωτα. Όταν ένα κύτταρο σπάσει τα περιεχόµενά του χύνονται έξω και όταν η µεµβράνη σχιστεί και καταστραφεί δεν υπάρχει περίπτωση να την επαναφέρεις ξανά. Οι κρυογονιστές µάλιστα, πιστεύουν πως οι συνάδερφοί τους στο µέλλον θα επανορθώσουν τα σώµατα που έχουν φθαρεί από το ψύχος.

22

14 16

History of Science and Technology

European Pupils Magazine

becomes one with the ice formed Από την άλλη µεριά του outside the cell. The cell shrinks to φράχτη βρίσκονται οι such an extent that its membrane κρυοβιολόγοι που θέλουν να weakens entirely. Finally the χρησιµοποιήσουν το κρύο στη σύγχρονη ιατρική και δεν τους unprotected, shrunk cell is pierced ενδιαφέρει τόσο η κατάψυξη των by the ice and is irreparably πτωµάτων. Πιστεύουν πως η damaged. When a cell breaks, its content flows out and when its καταστροφή των κυττάρων από το membrane is torn and damaged, ψύχος είναι ανεπανόρθωτη και πως αυτό δεν µπορούν να το there is no way of restoring it again. Cryogenic scientists, καταλάβουν οι κρυογονιστές. though, believe that their Μάλιστα, λένε: Πώς γίνεται να colleagues in the future will be ελπίζουµε στην κατάψυξη ενός able to restore all damage caused ολόκληρου ανθρώπινου to cells by low temperatures. On οργανισµού, τη στιγµή που δεν CRYOGENICS INSTRUMENTS the other hand, we have the µπορούµε να καταψύξουµε ένα cryobiologists who want to use very low όργανό του? temperatures in contemporary medicine and who are not really interested in freezing the dead. They Η Ιστορία της Κρυογονικής Επιστήµης believe that the damage inflicted on the cells by cold Η Κρυογονική γεννήθηκε θεωρητικά το 1877, is irreparable and that cryogenic scientists do not όταν επιστήµονες ανακάλυψαν πως µικρές realize this fact. They even go on to say How can we ποσότητες οξυγόνου είναι δυνατόν να υγροποιηθούν σε θερµοκρασία -183 °C. ever hope of freezing a whole human body, when we cannot even freeze one human organ? Στάδια της Κρυογονικής 1888: Εφεύρεση γυάλινου δοχείου µε διπλά The history of Cryogenic Science The science of Cryogenics began in theory in τοιχώµατα και κενό αέρος. 1877 when scientists discovered that small amounts 1895: Η υγροποίηση και ο διαχωρισµός του of oxygen could be liquified at a temperature of -183 ατµοσφαιρικού αέρα στα συστατικά του. Η χρήση o C. υγρού οξυγόνου το 1926 για την προώθηση πυραύλου ήταν καθοριστική για την εξέλιξη των Stages of Cryogenics εφαρµογών της κρυογονικής 1888: Discovery of a glass σε διαστηµικά προγράµµατα, jar with double walls and air και στην προώθηση των V-2 space. στον Β’ Παγκόσµιο Πόλεµο 1895: The liquidation and από την Γερµανία. separation of the atmospheric 1908: Υγροποίηση ηλίου. oxygen from its properties. Το 1947 επιτυγχάνεται η The use of liquid oxygen in παραγωγή υγρού ηλίου σε 1926 for the propellation of a θερµοκρασία 4,2 Κ που είχε rocket was the final answer for ευνοϊκά αποτελέσµατα στον the use of cryogenics in space οικονοµικό τοµέα. Το 1960 η programs, and the use of V-2 CRYOGENICS COOLER in World War 2 by Germany. κρυογονική µηχανή φτάνει

EPMagazine

23

14 16

History of Science and Technology

European Pupils Magazine

1908: Liquefying the helium. In 1947 the successful production of liquefied helium at a temperature of 4.2 K had hopeful results at an economic level. In 1960 the cryogenic machine reached a point of using this method at a temperature of 1/1.000.000 K. 1911: The discovery of overconductivity. 1920–1930: The efforts and techniques of scientists were focused on approaching the lowest temperatures aiming at reaching the absolute zero. Crypts and defrosting units There are 3 cryogenic units in the world today. The first is in Oplans, California, the second in Detroit, Michigan and the third in Acorn, Arizona. A total of 70 frozen bodies of pioneers exist and 700 candidates have applied to be frozen when they die. Two kinds of freezers and storage units exist: a whole body reservoir and a crypt designed to store heads only. The whole body reservoir: all bodies are placed, heads down, in liquid nitrogen -320 Fahrenheit. The bodies are placed in this way so that if they start to defrost, the brain will be the last part to do so. The whole body reservoirs have enough space for 4 capsules.

πλέον σε σηµείο να πραγµατοποιεί τη µέθοδο αυτή σε θερµοκρασία 1/1.000.000 Κ 1911: Ανακάλυψη υπεραγωγιµότητας. 1920-1930: Οι τεχνικές των επιστηµόνων και οι προσπάθειές τους είχαν ως στόχο να πλησιάσουν όσο το δυνατόν πιο χαµηλές θερµοκρασίες αγγίζοντας το απόλυτο µηδέν. Κρύπτες και Μονάδες Απόψυξης Παγκοσµίως υπάρχουν 4 κρυογονικές µονάδες. Η πρώτη βρίσκεται στο Οplans της Καλιφόρνια, η δεύτερη στο Detroit στο Μίσιγκαν και µια τρίτη στο Acorn στην Αριζόνα. Συνολικά βρίσκονται κατεψυγµένα 70 πτώµατα πρωτοπόρων και 700 είναι οι υποψήφιοι που έχουν δηλώσει να καταψυχθούν µετά το θάνατό τους. Οι θήκες κατάψυξης και αποθήκευσης των πτωµάτων είναι 2 ειδών: η ολόσωµη δεξαµενή και οι κρύπτες για την αποθήκευση µόνο των κεφαλιών. Oλοσωµη δεξαµενη: Σε καθεµιά απ’ αυτές τοποθετούνται τα νεκρά σώµατα των ανθρώπων µε το κεφάλι προς τα κάτω, σε υγρό άζωτο στους –320 βαθµούς Φαρενάιτ. Τα σώµατα είναι τοποθετηµένα έτσι ώστε σε περίπτωση που αρχίσει να ξεπαγώνει, το τελευταίο µέρος του ανθρώπινου οργανισµού που θα ξεπαγώσει να είναι ο

Crypts for heads only: Some patients have decided that only their head be frozen. The reason remains a mystery. These patients are called neuron patients. In every vessel made of aluminum there is one head wrapped in a pillowcase and synthetic wool. The large crypts can hold up to 5 heads supported on a central bar. Scientists’ experiments and attempts Scientists involved in the field of cryogenics are continuously experimenting, aiming at breaking through the restrictions of medical science. One of these experiments, which seemed to have positive results, was the freezing of a hamster. The hamster is covered in ice until it freezes and its heart stops beating thus it is labeled clinically

EPMagazine

CRYOGENIST ON WORK

24

History of Science and Technology

14 16

European Pupils Magazine

FREEZING PROCESS OF A CELL

dead. It is then placed into a cold bathtub where the temperature reaches -10 oC. At first, about 20 minutes later, the hamster shows signs of freezing. First his hind and front legs become as hard as stone. Then the greatest part of its head and its brain freezes. After this the animal is defrosted and is connected to a breathing apparatus. After a few minutes its heart starts beating again and the hamster is restored to life. Unfortunately it can survive for 2 hours. The damage caused to the cells by low temperature is irreparable.

εγκέφαλος. Οι ολόσωµες δεξαµενές έχουν χώρο για 4 ολόσωµα ανατοµικά σακίδια. Kρυπτες για κεφαλια: Κάποιοι άνθρωποι επέλεξαν να καταψυχθεί µόνο το κεφάλι τους. Ο λόγος µας είναι πραγµατικά άγνωστος. Οι ασθενείς αυτοί ονοµάζονται νευροασθενείς. Σε κάθε κάδο από αλουµίνιο βρίσκεται ένα κεφάλι τυλιγµένο σε µια µαξιλαροθήκη και συνθετικό µαλλί. Οι µεγάλες δεξαµενές έχουν µια κεντρική µπάρα που κρατάει 5 κεφάλια. Πειράµατα και προσπάθειες επιστηµόνων Οι επιστήµονες που ασχολούνται µε τον τοµέα της Κρυογονικής κάνουν συνεχώς πειράµατα µε στόχο την επέκταση των ορίων της ιατρικής. Ένα απ’ αυτά που φάνηκε να έχουν αποτελέσµατα ήταν η κατάψυξη χάµστερ. Το χάµστερ καλύπτεται µε πάγο µέχρι να ψυχθεί και να σταµατήσει η καρδιά, του ούτως ώστε να αποδειχθεί κλινικά νεκρό. Τοποθετείται σε µια κρύα µπανιέρα και η θερµοκρασία του φτάνει µέχρι τους –100 C. Μετά από περίπου 20 λεπτά το χάµστερ παρουσιάζει παγωµένες ακρότητες. Αρχικά παγώνουν τα πίσω και µπρος άκρα και γίνονται σκληρά σαν πέτρα. Το µεγαλύτερο µέρος του κεφαλιού του παγώνει καθώς και του εγκεφάλου. Στη συνέχεια το ζώο αποψύχεται και συνδέεται µε µια αναπνευστικά συσκευή. Μετά από λίγα λεπτά η καρδιά του αρχίζει να χτυπά αργά και το χάµστερ

How can cryogenics be implemented and used in the future? Cryogenics has been implemented in the maintenance and transport of food. 1.The use of liquid nitrogen in deep freezers which can be sprayed and thus, when it evaporates, it freezes the interior. Gas nitrogen protects food against oxidation and rodents. 2.Maintaining a steady temperature (so that food is not dehydrated). Easy control of the desirable temperature. Cryogenic medicine 1.Cryobiology: the study of low temperatures on

EPMagazine

DAMAGED CELL AFTER DEFROSTING

25

14 16

History of Science and Technology

European Pupils Magazine

επανέρχεται στη ζωή. ∆υστυχώς όµως κατάφερε να ζήσει µονάχα για 2 ώρες. Η ζηµιά που προκάλεσε το ψύχος στα κύτταρά του ήταν καταστροφική. Πού εφαρµόζεται η Κρυογονική Επιστήµη Space applications Freezing systems and fuel Στη συντήρηση και τη elements. µεταφορά τροφίµων: 1.Αντικατάσταση υγρού αζώτου στους καταψύκτες, το οποίο µε Future applications CRYOSTAT 1.Transport and distribution την εκτόξευση του µε ψεκασµό, of solar energy. εξατµίζεται και καταψύχει τον εσωτερικό χώρο. Το 2.Cancer therapy, fertility increase. αέριο άζωτο προστατεύει τα τρόφιµα από την Cryogenic fuel: no smoke, very little air pollution οξείδωση και τα τρωκτικά. and water contamination. 2.∆ιατήρηση σταθερής θερµοκρασίας (δηλαδή αποφυγή αφυδάτωσης τροφίµων) 3.εύκολος έλεγχος επιθυµητής θερµοκρασίας Cryogenics from the point of view of ethics We see that science has got a point of trying, for Κρυοϊατρική: the present at least, to increase human life-span. 1.κρυοβιολογία:µελέτη της επίδρασης χαµηλών Scientists, especially those in this field, are very θερµοκρασιών σε ζωντανούς οργανισµούς enthusiastic. But what do the common people 2.κρυοχειρουργική:χρήση καταψυχόµενου believe? What is their opinion on the idea that καθετήρα αντί για νυστέρι. science promises to resurrect, at our will, the dead 3.οφθαλµολογία:αποκόλληση body? αµφιβληστροειδούς. Here opinions vary depending mostly on the age ∆ιαστηµικές εφαρµογές: of the person and their opinions on 1.συστήµατα κατάψυξης και many issues, like religion and στοιχεία καυσίµου science. It also depends on how each Μελλοντικές εφαρµογές: person is to accept such scientific 1.Μεταφορά και διανοµή ηλιακής ideas. ενέργειας. Most men and women, about the 2.Θεραπεία καρκίνου, αύξηση age of 45 and over, had a negative γονιµότητας. opinion. Some of them stated that 3.Κρυογονικά καύσιµα= όχι this would be a good idea for some καπνός κατά την καύση, ελάχιστη people who have left life early. For ρύπανση αέρα και νερού. themselves, however, they didn’t like the idea. Still there were some H Kρυογονική από ηθική people that were enthusiastic about πλευρά it. Βλέπουµε λοιπόν ότι η επιστήµη έχει φτάσει στο σηµείο να προσπαθεί We asked people of different -προς το παρόν τουλάχιστον- να LIQUID NITROGEN ages and sexes and according to επεκτείνει τα όρια της ανθρώπινης living organisms. 2.Cryogenic surgery: the use of a frozen catheter instead of scalpel. Ophthalmology: the removal of the retina.

EPMagazine

26

14 16

History of Science and Technology

European Pupils Magazine

FROZEN CELLS

their opinions we came up with the f o l l o w i n g categories: From the people about the ages of 30-40 years old we had more or less the same positive and negative opinions. Some people considered the subject very cautiously, some very negatively and some others

warmed up to the idea very much. The younger people aged 20-30 were especially enthusiastic once they were informed about what cryogenics involves. As a matter of fact, they supported their opinion stating that many young people die without reason and that this would be a good way to start over again one day. Most teenagers didn’t have much to say either way. They seemed to be afraid of the issue, probably because it was the first time they heard about it and they weren’t ready. As it appears, each age category had its own opinion. But everyone, regardless of sex and age, asked the same question: What about God? So far we have believed that when God wanted someone with Him, He took him. We said that it was His will. Could it now be possible for cryogenics, or more generally science, to go against the will of God? Maybe God is expecting something like that from humans so that He makes them realize that they can’t run away from their biggest fear, death. Or could this be the beginning of the end of our understanding that someday we’re going to die and

EPMagazine

ζωής. Οι επιστήµονες, και ιδιαίτερα όσοι ασχολούνται µε αυτό, είναι πολύ ενθουσιασµένοι. Τι πιστεύουν όµως οι απλοί άνθρωποι; Ποιες είναι οι αντιδράσεις τους στην ιδέα ότι η επιστήµη υπόσχεται στην ουσία ανάσταση του νεκρού σώµατος; Εδώ οι απόψεις ποικίλουν. Εξαρτάται κυρίως από την ηλικία των ατόµων, τις απόψεις τους γύρω από πολλά θέµατα, όπως η θρησκεία και η επιστήµη, αλλά και το πόσο έτοιµος είναι ο καθένας να δεχτεί µια τόσο επαναστατική ιδέα. Ρωτήσαµε ανθρώπους διαφόρων ηλικιών και φύλου και κατατάξαµε τις απαντήσεις που πήραµε σε αυτές τις κατηγορίες: Οι πιο πολλοί άνδρες και γυναίκες ηλικίας από 45 περίπου χρονών και πάνω είχαν αρνητική άποψη. Κάποιοι απ’ αυτούς υποστήριξαν ότι αυτή θα ήταν µια καλή ιδέα για νέους ανθρώπους οι οποίοι έφυγαν νωρίς από τη ζωή. Για τους ίδιους όµως δεν θα το έκαναν. Υπήρχαν όµως και κάποιοι οι οποίοι ενθουσιάστηκαν µε την ιδέα! Από τους ανθρώπους ηλικίας 30-40 περίπου χρονών ακούστηκαν το ίδιο περίπου αρνητικές και θετικές απόψεις. Κάποιοι δηλαδή το αντιµετώπισαν από επιφυλακτικά έως πολύ αποφατικά και κάποιοι άλλοι πολύ θερµά. Οι νέοι ηλικίας 20-30 χρονών ήταν ιδιαίτερα ενθουσιασµένοι µ ό λ ι ς πληροφορήθηκαν για το περιεχόµενο της κρυογονικής. Μ ά λ ι σ τ α υποστήριξαν τις απόψεις τους λέγοντας ότι πολλοί νέοι χάνονται άδικα από τη ζωή και αυτός θα είναι ένας τ ρ ό π ο ς ν α ξεκινήσουν εκ νέου τη ζωή τους. Οι περισσότεροι CRYOGENIST έφηβοι ήταν

27

History of Science and Technology

14 16

European Pupils Magazine

FROZEN HUMAN CELL

we have no knowledge of death. Whatever may happen, whether they use the science of cryogenics or not, it’s a decision that an individual will make when scientists present that phenomenon in its finished form, and each person is to choose between mortality and immortality. Man in his long-lasting course has almost managed to harness death and prolong his lifespan, thus achieving what would sound like science fiction. However, is it right to go against nature? Can it be that, despite all his efforts, man will end up doing what he is bound to? We don’t have the answer yet. Time and the results will show us whether it is worth investing on Cryogenics or whether we shall in the end accept nature’s mortality, thus letting nature complete its circle, driving us to the absolute unknown: Death. Iconography www.genciencia.com www.esrf.fr viomundo.globo.com

EPMagazine

ουδέτεροι. Φάνηκαν να φοβούνται αν µπορούµε να πούµε το όλο θέµα, ίσως επειδή το άκουγαν για πρώτη φορά και ήταν απροετοίµαστοι. Όπως φαίνεται, η κάθε ηλικία έχει διαφορετικές απόψεις. Όµως όλοι, ανεξαρτήτου φύλου και ηλικίας, στάθηκαν πολύ σε ένα θέµα: «και µε το Θεό τι γίνεται»; Μέχρι τώρα ξέραµε ότι όταν Αυτός ήθελε κάποιον άνθρωπο κοντά του τον έπαιρνε, ήταν θέληµα Θεού λέγαµε. Τώρα όµως; Μπορεί η κρυογονική, ή γενικότερα η επιστήµη να πάει ενάντια στη θέληση του Θεού; Μήπως Αυτός περιµένει κάτι τέτοιο από τον άνθρωπο, ώστε να του δώσει να καταλάβει πως δεν µπορεί να ξεφύγει από τον µεγαλύτερο φόβο του, το θάνατο; Ή µήπως αυτή είναι η αρχή του τέλους όλων των προηγούµενων αντιλήψεών µας και η κατάρριψη της προοπτικής ότι κάποτε θα πεθάνουµε και δεν ξέρουµε τίποτα για αυτό; Όπως και να’ χει το αν θα εφαρµοσθεί η κρυογονική επιστήµη είναι µια απόφαση που θα κλιθεί να πάρει ο άνθρωπος όταν φτάσει στην τελειοποίηση της και βρίσκεται ανάµεσα στη θνησιµότητα και την αθανασία. Ο άνθρωπος λοιπόν, στην µακρόχρονη πορεία του κατάφερε σχεδόν να δαµάσει το θάνατο και να επεκτείνει τα όρια της ζωής του, αλλά και να πραγµατοποιήσει κάτι που παλιότερα ήταν ως επιστηµονική φαντασία. Είναι όµως σωστό να πηγαίνουµε ενάντια στη φύση; Μήπως, παρ’ όλες τις προσπάθειές του ο άνθρωπος θα καταλήξει να κάνει αυτό για το οποίο είναι προορισµένος; Ακόµα δεν έχει δοθεί απάντηση. Ο χρόνος και τα αποτελέσµατα θα µας δείξουν αν αξίζει να επενδύσουµε στην Κρυογονική ή τελικά να δεχτούµε τη θνησιµότητα της φύσης, αφήνοντας έτσι τη φύση να ολοκληρώσει τον κύκλο της οδηγώντας µας στο απόλυτο άγνωστο: το θάνατο. Bibliography www.cryogenicsociety.org/ www.ccohs.ca/oshanswers/chemicals/cryogenic/ cryogen1.html www.brymill.com www.cryonics.org

28