En un congelador, el agua común se convierte en hielo, pero en las células vivas ese hielo es una catástrofe: los cristales afilados desgarran las membranas como agujas que pinchan un globo. Los científicos que preservan células para la medicina han aprendido a evitar este desastre, pero cada método habla su propio idioma. En el nuevo trabajo se propone un vocabulario común: la termodinámica.
La termodinámica describe cómo el calor y el trabajo se convierten entre sí, y funciona igual en un tubo de ensayo que en un organismo vivo. Los autores distinguen tres estrategias para controlar la congelación. La primera son las técnicas de equilibrio: las células se enfrían lentamente, permitiendo que el agua salga de ellas antes de que se congele en su interior. La segunda son las cinéticas: la solución se sobreenfría por debajo del punto de congelación, pero el hielo no se forma hasta que se introduce una semilla. La tercera son las de transporte: la congelación se dirige de modo que el hielo crezca en una dirección, desplazando las sustancias disueltas en lugar de las células.
Este enfoque no es solo una clasificación. Permite comparar cuánta energía requiere cada método y dónde se producen los daños. Por ejemplo, las técnicas de equilibrio requieren mucho tiempo, pero deshidratan las células suavemente; las cinéticas son rápidas, pero arriesgadas: la más mínima vibración desencadena la cristalización. La mirada termodinámica ayuda a los ingenieros a elegir el método según la tarea específica: preservar un embrión, células madre o un trozo de tejido.
El círculo se cierra: el mismo hielo que destruye las células puede ser domesticado si se comprende su física. La termodinámica no es solo fórmulas, sino un mapa con el que los investigadores trazan una ruta segura desde la temperatura ambiente hasta la congelación profunda.
Algunos peces y ranas sobreviven a la congelación parcial de su cuerpo: su sangre contiene proteínas anticongelantes que impiden que el hielo crezca dentro de las células.
En la película 'El hombre bicentenario' (o 'Joven de nuevo', según la versión), el protagonista es congelado durante décadas; los crioprotocolos actuales están lejos de eso, pero la termodinámica nos acerca al almacenamiento seguro a largo plazo de órganos.