Charles Lindbergh, il venerato eroe dell'aviazione, vittima del crimine del secolo, è senza dubbio un'icona americana. Tuttavia, ciò per cui ricordiamo Lindbergh non è il quadro completo. Mentre i biografi recenti hanno iniziato ad approfondire il passato più oscuro dell'aviatore - la sua aderenza ai principi eugenetici, il suo matrimonio e i suoi legami con la Germania nazista - un'area della biografia di Lindbergh è spesso trascurata: il suo lavoro pionieristico in biomeccanica.
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Biomeccanica? Il suo lavoro in questo campo era legato all'aviazione, forse una cabina di pilotaggio riprogettata, forse? O qualcosa per aumentare il supporto lombare per rendere più confortevoli i viaggi transatlantici?
In effetti, i contributi di Lindbergh erano piuttosto separati e all'epoca era ampiamente celebrato per questi risultati. "Il nome che lascerà in quella scienza sarà illustre come quello dell'aviazione", ha detto uno dei suoi colleghi al New York Times nel 1934. Una previsione che è caduta piatta. Oggi, solo poche frasi nella sua voce di Wikipedia si riferiscono ai suoi contributi scientifici; e qui sta una storia.
Charles Lindbergh era il progettista della pompa per perfusione: una configurazione in vetro Pyrex trasparente soffiata a mano, alta 18 pollici, che veniva utilizzata per mantenere gli organi al di fuori del corpo. Ce la fece nel 1935 dopo il culmine di una silenziosa collaborazione con lo scienziato vincitore del premio Nobel Alexis Carrel.
Il dispositivo ha fornito o "perfuso" l'organo con una fornitura costante di sangue ossigenato (o un sostituto sintetico). Carrel aveva perfezionato il fluido, ma ciò che non aveva era un modo per applicarlo correttamente all'organo. Lindbergh mise al lavoro la sua padronanza meccanica progettando il dispositivo a tre camere per tenere in posizione un organo e permettergli di essere perfuso con il "sangue artificiale" di Carrel.
Era bello nella sua semplicità. L'arteria carotide era posta in connessione con un altro tubicino di vetro, collegandolo al sistema di pompaggio. La pressione dell'aria spingerebbe il fluido attraverso la pompa in modo tale da imitare i processi biologici.
Charles Lindbergh e Alexis Carrel di Samuel Johnson Woolf, olio su tela, 1938 (National Portrait Gallery © Estate di SJ Woolf) Solo circa 20 furono mai realizzati, ma tre risiedono nelle collezioni del Museo Nazionale di Storia Americana Smithsonian a Washington, DC
Anche se in gran parte dimenticato, è importante. L'apparato era un precursore di dispositivi medici come la macchina cuore-polmone e il suo processo ha contribuito a sviluppare un mezzo fattibile per fermare il cuore durante le procedure chirurgiche.
Durante le lunghe ore in aria, il giovane pilota ha ricordato di aver riflettuto sulla vita e sulla morte. Ma quando alla sorella maggiore di sua moglie è stata diagnosticata una grave malattia cardiaca a seguito di una febbre reumatica, le riflessioni tranquille di Lindbergh si sono rivolte al lavoro biologico applicato. Dopo aver chiesto al suo medico perché la chirurgia non potesse invertire il danno, a Lindbergh fu detto che la procedura avrebbe richiesto più tempo di quanto il cuore potesse essere rimosso dal corpo senza causare danni permanenti. Lindbergh ha persistito. Perché non poteva essere usata una macchina per sostenere l'organo vivo, ha spiegato. Ma il medico ha mostrato "scarso interesse per il problema".
Lindbergh fece ulteriori domande con l'anestesista Palulel Flagg, che era più comprensivo e indirizzò Lindbergh a Carrel, che aveva lavorato su problemi legati al mantenimento degli organi in vitro. Il giorno successivo, Lindbergh prese un appuntamento per incontrare Carrel nel suo laboratorio al Rockefeller Institute - senza dubbio un programma così efficiente fu ingrassato con un po 'di riconoscimento del nome.
Durante il loro primo incontro del 28 novembre 1930, Lindbergh ricorda Carrel che gli mostrava due tentativi falliti di costruire "un apparato simile a un cuore artificiale, uno che avrebbe perfuso organismi viventi isolati dal corpo". Carrel spiegò che aveva precedentemente determinato la composizione corretta di fluido per perfusione. Di maggior difficoltà, tuttavia, era la costruzione di un dispositivo che avrebbe evitato la contaminazione batterica durante i cicli di perfusione.
Lindbergh esaminò il modello e disse che poteva fare di meglio. Lasciando il laboratorio della Carrel molto entusiasta, Lindbergh tornò due settimane dopo con un design e un prototipo che aveva commissionato a un soffiatore di vetro dell'Università di Princeton. Sebbene fosse tutt'altro che perfetto, Carrel fu impressionato e offrì a Lindbergh spazio nel suo laboratorio dove il pilota poteva lavorare per migliorare il dispositivo.
Insieme a problemi di progettazione e contaminazione batterica, Lindbergh ha dovuto affrontare anche problemi di fama. Dopo il suo volo transatlantico, il giovane aviatore aveva sviluppato un acuto disagio con la rabbiosa attenzione dei media. Il suo tentativo di mantenere l'anonimato mentre lavorava all'Istituto ebbe solo un modesto successo. Alla sua prima visita, Lindbergh ha tentato di intrufolarsi attraverso una porta laterale, ma è stato rapidamente scoperto dalla folla di tecnici adoratori e membri dello staff
A nessuno all'Istituto era permesso di discutere del proprio lavoro o della propria presenza con la stampa e Lindbergh era in grado di mantenere un certo grado di anonimato. Il New York Times in seguito riferì che "per più di due anni ha trascorso tutto il tempo che poteva risparmiare dalle sue funzioni di aviazione, senza che nessuno avesse una vaga idea al riguardo".
Questo iniziò lentamente a cambiare con lo sviluppo della prima pompa di successo di Lindbergh, un tubo di vetro elicoidale motorizzato che costringeva i fluidi di perfusione su per la spirale in un serbatoio dove poteva quindi fluire attraverso un tubo fino all'arteria principale dell'organo. Sebbene il design abbia continuato ad avere problemi con bassa pressione e contaminazione batterica, il dispositivo ha perfuso un'arteria carotide per un mese.
Nel maggio del 1931, Lindbergh pubblicò i risultati di un dispositivo che faceva circolare il fluido costantemente attraverso un sistema chiuso. Colpì la stampa con pochissima fanfara, in gran parte perché il suo articolo era uno dei più brevi pubblicati su Science e probabilmente l'unico a apparire senza segno. Tuttavia, questo è stato il primo accenno della drammatica notizia a venire.
Lo Spirito di St. Louis di Lindbergh , in cui volò senza sosta da New York a Parigi il 20 maggio 1927, è in mostra al National Air and Space Museum dello Smithsonian. (NASM) Per i successivi tre anni, Lindbergh e Carrel apportarono miglioramenti al design e alla tecnica iniziali. Nel 1935, Lindbergh descrisse questo dispositivo di successo - i tre detenuti nelle collezioni Smithsonian risalgono a questo periodo - come "un apparato, che mantiene, in condizioni controllabili, una circolazione pulsante del fluido sterile attraverso gli organi per un periodo limitato solo dal cambiamenti negli organi e nel fluido di perfusione. "
Questa nuova pompa non aveva parti mobili. L'aria introdotta nel sistema è stata filtrata attraverso cotone sterile, che ha ridotto significativamente il problema della contaminazione. L'intero dispositivo, realizzato interamente in vetro, può essere facilmente sterilizzato in autoclave. La camera superiore del dispositivo ospitava l'organo. Il liquido di perfusione era alloggiato nella camera inferiore, alimentato all'organo attraverso un tubo di alimentazione in vetro, e alla fine permettendo alla gravità di trascinare il fluido attraverso le camere di nuovo nella camera del serbatoio da cui era iniziato. Un ciclo, molto simile a quello prodotto dal pompaggio del cuore.
Ma la pompa non era ancora perfetta; un problema era che il fluido secreto dall'organo non aveva sbocco - in altre parole la pompa non aveva reni artificiali - e quindi le secrezioni di organi si mescolavano con il fluido di perfusione, che successivamente richiedeva frequenti cambiamenti che minacciavano la sterilità e la stabilità del sistema .
Rene o no, la pompa era pronta per test rigorosi - e in definitiva pubblici -. Il 5 aprile 1935, Carrel e Lindbergh iniziarono un processo, perfezionando la ghiandola tiroidea di un gatto. Alla fine di 18 giorni, i pezzi di tessuto sono stati trasferiti in coltura, dove sono state generate cellule epiteliali. Il tessuto era sano, vivo e replicante. L'esperimento, così come la pompa di Lindbergh, ebbe successo. Nel luglio del 1935, Carrel e Lindbergh onorarono la copertina di Time per i loro successi.
Nel corso dei successivi quattro anni, 989 esperimenti di perfusione individuale sono stati condotti sulla pompa. Dopo piccole modifiche, ha funzionato così bene che in nessun momento è stato fermato a causa di un malfunzionamento (sebbene la contaminazione batterica continuasse a essere un problema). Nonostante il vasto numero di esperimenti eseguiti sul dispositivo, il successo di queste prove e la grande eccitazione per la scienza di base, il successo della pompa di perfusione è stato spesso eclissato dalla teatralità dei media.
La notizia del sostentamento degli organi, la crescita del tessuto in vitro e il coinvolgimento di Charles Lindbergh in questa entusiasmante scienza infedele della morte hanno attirato il pubblico. Il crescente controllo dei media è diventato sensazionale, con segnalazioni di Carrel che coltiva embrioni umani nel suo laboratorio. Uno sbocco arrivò persino a riferire dell'intenzione di Lindbergh di sostituire il proprio cuore con uno degli organi tenuti in laboratorio o una qualche forma di "cuore meccanico". Frustrata dalla stampa, Lindbergh fuggì in Francia su un'isola vicino al francese di Carrel casa - una strategia che non ebbe successo, come giudicato dai titoli successivi - "Lindbergh Paddles Rubber Boat to Isle".
La stessa pompa divenne un oggetto di meraviglia anche in assenza dei suoi creatori (Carrel si ritirò in quell'anno). Era una mostra popolare alla Fiera mondiale del 1939 a New York City, dove la perfusione di una tiroide canina attirava una grande folla. Certo, le meraviglie scientifiche erano avvincenti, ma il riconoscimento del nome sia dello scienziato Nobel che, ancor più, del giovane aviatore americano era probabilmente ciò che attirò maggiormente l'attenzione. Un comunicato stampa di una frase sull'esposizione ha fatto un uso abbondante della parola famosa:
"Il famoso cuore meccanico Lindbergh-Carrel, il dispositivo su cui il volantino transatlantico di fama mondiale ha collaborato con lo scienziato di fama mondiale, è uno dei punti focali di interesse nel Medicine and Public Health Building alla fiera mondiale di New York."
Max Wallace, uno dei recenti biografi di Lindbergh, sostiene che Carrel abbia consapevolmente capitalizzato la fama del pilota per il suo progresso professionale. In effetti, numerosi esempi di come Carrel ha presentato il rapporto di lavoro con la stampa è la prova di un tentativo così consapevole. Un articolo, ad esempio, osserva che Carrel dà a Lindbergh "tutto il merito" per il suo successo. La "sconfinata ammirazione" di Carrel per Lindbergh è riassunta da una citazione: "Non solo è molto intelligente, ma, ciò che è molto importante per raggiungere il successo, è anche molto ostinato e malizioso, in modo da non ammettere la sconfitta". mancavano poche opportunità per pubblicizzare la collaborazione. Ma entrambe le parti hanno beneficiato. Lindbergh è stato in grado di sfruttare la sua posizione di noto personaggio della coscienza americana per aprire le porte al laboratorio di Carrel e Carrel ha usato il nome dell'aviatore per proseguire le sue ricerche.
Forse è stata la fama in questo momento a far luce sul perché Lindbergh viene raramente ricordato per questo contributo alla storia della scienza. Diverse dozzine di pompe Lindbergh furono costruite tra il 1935 e il 1938, anche se queste furono generalmente abbandonate a causa del cambiamento degli atteggiamenti professionali sui benefici dell'isolamento degli organi, così come il ritiro di Carrel, l'inizio della seconda guerra mondiale e le accuse politiche più diffuse contro entrambi gli uomini .
A metà degli anni '50 l'idea fu ripresa per la chirurgia a cuore aperto e successivamente per il mantenimento degli organi dei donatori, ma nuovi metodi di perfusione d'organo soppiantarono rapidamente il dispositivo Lindbergh. Ciò non significa in alcun modo che la pompa Lindbergh sia stata un guasto. A livello personale, Lindbergh ha raggiunto il suo obiettivo: aiutare a determinare un modo per intervenire chirurgicamente per riparare i cuori malati.
Sebbene fosse troppo tardi per salvare sua cognata, il lavoro che fece con Carrel gettò le basi per le innovazioni mediche che in seguito avrebbero salvato quelli con diagnosi simili. La rapida obsolescenza del dispositivo non lo rende insignificante, o un semplice passo avanti nella ricerca medica: questo è semplicemente il modo in cui viene letta la storia della scienza, con i primi dispositivi e tecniche che informano gli sviluppi futuri. In questo caso, le lezioni derivate dalla collaborazione Lindbergh-Carrel sono state sostanziali.
Eppure è facile vedere come, se si considera l'eredità di Lindbergh, l'entusiasmo diffuso in anticipo potrebbe diminuire quando divenne chiaro che Lindbergh era, in effetti, semplicemente l'ingegnere di un dispositivo medico ormai obsoleto. Quindi, mentre Lindbergh era importante nella più ampia storia della perfusione di organi e delle tecnologie mediche (anche se forse è ancora un'esagerazione dire che il nome che ha lasciato in biologia era illustre come quello nell'aviazione), molti potrebbero sostenere che le tecnologie mediche non sono del tutto importante per la memoria storica di Lindbergh, anche se forse degno di almeno un altro paragrafo sulla sua pagina di Wikipedia.
La pompa di profusione di Lindbergh è in mostra fino a settembre 2016 nella mostra "Science under glass" al National Museum of American History di Washington, DC
