Zunächst stellt sich eine grundsätzliche Frage: Was wollen wir eigentlich erreichen, wenn wir einen Menschen konservieren? Es geht dabei nicht einfach darum, den Körper abzukühlen. Kälte ist dabei das Mittel zum Zweck. Ziel ist es, die biologischen Prozesse im Körper so vollständig zum Stillstand zu bringen, dass der Unterschied zwischen einem Jahr und zehntausend Jahren für seinen Erhalt bedeutungslos wird. Fast alles Weitere, einschliesslich der auffällig genauen Zahl im Titel, ergibt sich direkt aus dieser einen Anforderung.
Die eigentliche Frage lautet daher nicht, warum es so kalt sein muss, sondern: Wie kalt muss es werden, bis die Chemie stillsteht? Entscheidend ist die Glasübergangstemperatur der Kryoprotektivum-Lösung, die bei rund −130 °C liegt. Unterhalb dieser Temperatur ist die Beweglichkeit der Moleküle stark eingeschränkt; der Stoffwechsel kommt zum Stillstand, und chemische Reaktionen laufen nur noch äusserst langsam ab. −196 °C ist nicht diese Schwelle. Diese Temperatur entspricht dem Siedepunkt von Stickstoff und liegt deutlich unter der Glasübergangstemperatur; solange der Stickstoff siedet, bleibt seine Temperatur konstant.
Chemische Prozesse führen zum Zerfall des Gewebes
Wenn ein Körper zerfällt, laufen chemische und biologische Prozesse ab: Enzyme spalten Moleküle, weitere chemische Reaktionen verändern das Gewebe, und Mikroorganismen zersetzen es. Jeder dieser Prozesse braucht Moleküle, die sich bewegen und aufeinanderstossen. Je langsamer sich die Moleküle bewegen, desto langsamer laufen die Reaktionen ab. Werden diese Prozesse ausreichend verlangsamt, verändert sich das Gewebe praktisch nicht mehr.
Dazu gibt es eine nützliche Faustregel. Als grobe Näherung halbiert eine Absenkung der Temperatur um etwa 10 °C die Geschwindigkeit einer typischen Reaktion. Der Effekt erscheint zunächst gering, verstärkt sich aber mit jeder weiteren Halbierung. Beim Abkühlen von Körpertemperatur auf sehr tiefe Temperaturen verlangsamt sich der Zerfall nicht bloss um den Faktor zwei oder zehn, sondern um viele Grössenordnungen. Der Wettlauf gegen den zellulären Verfall endet damit, dass nach dem Herzstillstand der Körper möglichst rasch so weit abgekühlt wird, dass der Zerfall der Zellen praktisch zum Stillstand kommt.
Eiskristalle schädigen das Gewebe. Vitrifikation soll diese Schäden verhindern.
Man könnte annehmen, der Trick bestehe einfach darin, jemanden einzufrieren. Doch einfaches Einfrieren würde das Gewebe schädigen, weil es Wasser enthält. Beim Gefrieren dehnt sich Wasser aus, und die wachsenden Eiskristalle können Zellmembranen und feine Gewebestrukturen zerreissen. Die Kristalle sind nicht das einzige Problem. Während reines Wasser auskristallisiert, steigt die Konzentration der Salze und anderer gelöster Stoffe in der verbleibenden Flüssigkeit. Zellen in dieser zunehmend konzentrierten Lösung verlieren Wasser und werden osmotisch geschädigt, ohne dass je ein Kristall sie berührt. Einen Menschen so einzufrieren wie ein Stück Fleisch wäre eine wirksame Methode, genau das zu zerstören, was man eigentlich erhalten möchte.
Die Eisbildung lässt sich durch Vitrifikation vermeiden. Der grösste Teil des Körperwassers wird durch Kryoprotektiva ersetzt, eine Art medizinisches Frostschutzmittel, und das Gewebe wird so schnell gekühlt, dass es nie kristallisiert. Stattdessen geht es in einen festen, glasähnlichen Zustand über, ohne dass sich schädliche Eiskristalle bilden. Vitrifiziertes Gewebe ist sehr kalt und fest, enthält aber keine Eiskristalle, wie sie beim gewöhnlichen Einfrieren entstehen. Dieser Unterschied ist entscheidend für den Erhalt des Gewebes.
Die eigentlich entscheidende Zahl liegt bei etwa −130 °C
Überraschend ist dabei: Die entscheidende Temperatur liegt gar nicht bei −196 °C. Entscheidend ist die Glasübergangstemperatur bei etwa −130 °C, unterhalb derer das vitrifizierte Material starr bleibt. Oberhalb dieser Temperatur wird das Material zunehmend beweglich und kann seine Struktur verändern. Zudem können sich erneut Eiskristalle bilden. Damit kann es auch nach der Vitrifikation noch zur Eisbildung kommen. Unterhalb der Glasübergangstemperatur ist die Beweglichkeit der Moleküle so stark eingeschränkt, dass die Struktur weitgehend erhalten bleibt.
Wenn also −130 °C der Punkt ist, an dem der glasähnliche Zustand stabil wird, warum geht man dann bis auf −196 °C hinunter? Aus demselben Grund, aus dem man einen Gefrierschrank deutlich unter 0 °C betreibt: Ein Sicherheitsabstand soll verhindern, dass Temperaturschwankungen die Lagerung beeinträchtigen. Lagert man Gewebe mehr als 60 Grad unterhalb der Glasübergangstemperatur, besteht ein grosser Abstand zu Temperaturen, bei denen das Material weich werden oder sich Eis bilden könnte. Dieser Temperaturabstand erhöht die Stabilität der Lagerung und bietet eine Reserve bei Temperaturschwankungen.
Warum genau −196? Siedender Stickstoff hält die Temperatur konstant.
Der genaue Wert von −196 °C wurde nicht von einem Gremium festgelegt. Bei dieser Temperatur siedet flüssiger Stickstoff, was ihn als Kühlmittel besonders praktisch macht.
Eine siedende Flüssigkeit hält ihre Temperatur. Solange flüssiger Stickstoff im Behälter vorhanden ist, bleibt der Inhalt bei −196 °C, weder wärmer noch kälter, ganz unabhängig davon, was im Raum geschieht. Damit wirkt der Stickstoff wie ein selbstregulierender Thermostat, der ohne bewegliche Teile, Kompressor oder Strom auskommt. Patienten und Proben lagern in vakuumisolierten Dewargefässen, die nach demselben Prinzip wie Thermoskannen funktionieren und den Wärmeeintrag minimieren. Der einzige regelmässige Aufwand ist das Nachfüllen des Stickstoffs, der langsam verdampft. Zum Vergleich: Ein mechanischer Gefrierschrank versagt in dem Moment, in dem der Strom ausfällt. Die Kühlung durch siedenden Stickstoff funktioniert auch bei einem Stromausfall.
Stickstoff ist zudem günstig, reichlich vorhanden (er macht den grössten Teil der Luft aus, die Sie gerade einatmen), reaktionsträge und nicht brennbar. Mit diesen Eigenschaften eignet sich Stickstoff gut als Kühlmittel für die Langzeitlagerung.
Der Preis der extremen Kälte
So einfach die Kühlung mit flüssigem Stickstoff ist, die tiefe Lagertemperatur hat auch Nachteile. Wird das vitrifizierte Material nach dem Glasübergang um weitere sechsundsechzig Grad auf −196 °C abgekühlt, zieht es sich weiter zusammen. Das Material ist dann bereits spröde und kann die Spannungen, die beim Zusammenziehen entstehen, nicht mehr ausreichend durch Verformung abbauen. Dadurch entstehen mechanische Spannungen, die bei Überschreiten einer bestimmten Schwelle zu Rissen führen.
Der Effekt lässt sich im Labor reproduzieren. Risse in vitrifizierten Kryoprotektivum-Lösungen entstehen durch thermische Kontraktion und durch Temperaturunterschiede innerhalb eines grossen Objekts, die beim schnellen Abkühlen auftreten. Laut dieser Erklärung entstehen in Lösungen mit einer höheren Glasübergangstemperatur weniger Risse, weil sie nach dem Erstarren weniger weit abgekühlt werden müssen.
Besonders schwierig ist die gleichmässige Abkühlung eines ganzen Körpers. Fracturing beginnt meist unterhalb des Glasübergangs. Wurde das Gewebe bei der Perfusion nicht ausreichend mit Kryoprotektivum durchspült, können Risse bereits bei −90 °C auftreten. Manche Risse sind mit blossem Auge sichtbar, andere nur unter dem Mikroskop. Ein Riss trennt das Gewebe entlang einer Fläche; die Struktur beiderseits dieser Fläche kann dabei erhalten bleiben, doch der Riss selbst ist ein Schaden, der später behoben werden müsste.
Um die Rissbildung zu begrenzen, wird der Körper derzeit sehr langsam abgekühlt. Die gesamte Abkühlung dauert fast eine Woche. Im Bereich der Glasübergangstemperatur und darunter erfolgt die Abkühlung am langsamsten: computergesteuert mit etwa einem Grad pro Stunde. Langsames Abkühlen verringert die Temperaturunterschiede im Material und damit die mechanischen Spannungen.
Intermediate Temperature Storage
Ein weiterer Ansatz ist, die Abkühlung bei einer höheren Temperatur zu beenden. Bei der sogenannten Intermediate Temperature Storage wird der Patient bei rund −140 °C statt bei −196 °C gelagert. Die Lagertemperatur liegt damit zehn Grad statt sechsundsechzig Grad unterhalb der Glasübergangstemperatur: Die Beweglichkeit der Moleküle bleibt stark eingeschränkt, während sich das Material weniger stark zusammenzieht.
Die Technik dahinter ist passiv. Am Boden des Dewargefässes befindet sich flüssiger Stickstoff; der Patient lagert im kalten Stickstoffgas darüber, dessen Temperatur auf den gewünschten Wert geregelt wird. Auch hier soll die Kühlung mit flüssigem Stickstoff ohne Kompressor und unabhängig vom Stromnetz funktionieren.
Das erste ITS-Dewargefäss in Menschengrösse trifft im August 2026 in der Anlage der European Biostasis Foundation in der Schweiz ein. Zunächst wird der tatsächliche Verbrauch an flüssigem Stickstoff gemessen, denn davon hängen die Kosten für die Lagerung eines Patienten über ein Jahrhundert ab. ITS wird Mitgliedern erst angeboten, sobald diese Kosten bekannt sind.
Was bei diesen Temperaturen erhalten bleibt
Bei −196 °C steht die biologische Zeit praktisch still. Die Enzymaktivität stoppt, Mikroben können nicht wachsen, und die spontanen Reaktionen, die Gewebe sonst abbauen würden, haben bei weitem nicht genug Energie, um abzulaufen. Die molekularen Strukturen des Körpers, insbesondere des Gehirns, sollen dabei möglichst unverändert erhalten bleiben.
Dieser letzte Punkt ist der entscheidende. Die Biostase beruht auf der Annahme, dass die individuelle Persönlichkeit in den Strukturen und Verknüpfungen des Gehirns gespeichert ist; damit befasst sich der Beitrag «Gedächtnis, Identität und Gehirn». Wenn diese Struktur unverändert erhalten bliebe, bliebe nach dieser Annahme auch die darin gespeicherte Information erhalten, selbst wenn die technischen Möglichkeiten zum Auslesen und zur Wiederherstellung der Gehirnfunktion noch fehlen. Die Kühlung soll die Information so lange erhalten, bis eine Wiederherstellung technisch möglich wäre.
Nichts davon erfordert eine fehlerlose Maschine oder eine ununterbrochene Stromversorgung. Nötig ist ein glasähnlicher Zustand statt Eis und eine Temperatur, die deutlich unter dem Glasübergang liegt. Eine siedende Flüssigkeit kann die erforderliche Lagertemperatur konstant halten. Der praktische Vorteil von −196 °C liegt darin, dass sich diese tiefe Lagertemperatur mit flüssigem Stickstoff konstant halten lässt.
Kurz gesagt: Patienten werden bei rund −196 °C gelagert, weil sich flüssiger Stickstoff von selbst auf dieser Temperatur hält. Molekulare Reaktionen werden extrem langsam, und die Lagerung hängt nicht von einer ununterbrochenen, strombetriebenen Kühlung ab.
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