Като риба във вода
Може ли човек да диша течност и защо е необходимо
Течното дишане е най-впечатляващо в Бездната на Джеймс Камерън.
Вярно е, че експерименти върху хора никога не са били провеждани в тази форма. Но като цяло учените не са много по-ниски от Камерън по отношение на изучаването на този въпрос.
Килстра и колегите му потапят мишки във физиологичен разтвор. За да разтворят достатъчно кислород за дишане в него, изследователите "закараха" газа в течност под налягане до 160 атмосфери - като на дълбочина 1,5 километра. Мишките оцеляха в тези експерименти, но не много дълго: в течността имаше достатъчно кислород, но самият процес на дишане, всмукване и изтласкване на течността от белите дробове изискваше твърде много усилия.
Стана ясно, че е необходимо да се избере течност, в която кислородът да се разтвори много по-добре, отколкото във вода. Два вида течности имаха необходимите свойства: силиконови масла и течни перфлуоровъглероди. След експерименти на Леланд Кларк, биохимик от Медицинския факултет на Университета на Алабама, в средата на 60-те години на миналия век беше установено, че и двата вида течности могат да се използват за доставяне на кислород до белите дробове. В експериментите мишките и котките бяха напълно потопени както в перфлуоровъглеводороди, така и в силиконови масла. Последният обаче се оказва токсичен – опитните животни умират малко след експеримента. Но перфлуоровъглеродите се оказаха доста подходящи за употреба.
Перфлуоровъглеводородите бяха синтезирани за първи път по време на проекта за атомна бомба в Манхатън: учените търсеха вещества, които няма да се разпаднат при взаимодействие с уранови съединения, и те бяха наречени с кодово име „нещата на Джо“. Те са много подходящи за течно дишане: "веществата на Джо" не взаимодействат с живите тъкани и са идеалниразтварят газове, включително кислород и въглероден диоксид при атмосферно налягане и нормална температура на човешкото тяло.
Килстра и колегите му проучват технологията за дишане с течност в търсене на технология, която би позволила на хората да се гмуркат и да изплуват на повърхността, без да се страхуват от завои. Бързото издигане от голяма дълбочина със снабдяване със сгъстен газ е много опасно: газовете се разтварят по-добре в течности под налягане, така че докато водолазът се издига, разтворените в кръвта газове, по-специално азотът, образуват мехурчета, които увреждат кръвоносните съдове. Резултатът може да бъде тъжен, дори фатален.
През 1977 г. Килстра представя становище на Министерството на флота на САЩ, в което пише, че според неговите изчисления здрав човек може да получи необходимото количество кислород с помощта на перфлуоровъглероди и съответно те потенциално могат да бъдат използвани вместо сгъстен газ. Ученият посочи, че тази възможност открива нови перспективи за спасяване на подводничари от големи дълбочини.
Експерименти върху хора
На практика техниката на течно дишане, дотогава наричана течна вентилация на белите дробове, е прилагана при хора само веднъж, през 1989 г. Тогава Томас Шафър, педиатър от Медицинския факултет на Темпълския университет (САЩ), и колегите му използваха този метод за спасяване на недоносени бебета. Белите дробове на плода в утробата са пълни с течност и когато човек се роди и започне да диша въздух, смес от вещества, наречени белодробен сърфактант, не позволява на тъканите на белите дробове да се слепват до края на живота си. При недоносените бебета няма време да се натрупа в необходимото количество и дишането изисква много големи усилия, което е изпълнено със смърт.резултат. По това време обаче течната вентилация на бебетата не спасява: и тримата пациенти скоро умират, но този тъжен факт се дължи на други причини, а не на несъвършенството на метода.
Повече експерименти върху тотална течна вентилация на белите дробове, както се нарича тази технология по научен начин, не са провеждани върху хора. Въпреки това през 90-те години изследователите модифицираха метода и експериментираха с частична флуидна вентилация, при която белите дробове не са напълно пълни с течност, при пациенти с тежко белодробно възпаление. Първите резултати изглеждаха обнадеждаващи, но в крайна сметка не стигнаха до клинично приложение - оказа се, че обикновената вентилация на белите дробове с въздух работи също толкова добре.
Патент за научна фантастика
Сега изследователите се върнаха към идеята за използване на пълна вентилация с течност. Въпреки това, фантастичната картина на водолазен костюм, в който човек ще диша течност вместо специална смес от газове, е далеч от реалността, въпреки че вълнува въображението на обществеността и умовете на изобретателите.
И така, през 2008 г. пенсионираният американски хирург Арнолд Ланде патентова водолазен костюм, използващ технология за течна вентилация. Вместо сгъстен газ, той предложи използването на перфлуоровъглероди, а излишъкът от въглероден диоксид, който ще се образува в кръвта, трябва да бъде отстранен с помощта на изкуствени хриле, „залепени“ директно в бедрената вена на водолаза. Изобретението получи известна известност, след катоThe Inpependentписа за него.
Основният проблем на "течното дишане"
Освен това Мишо смята самата идея за "течно дишане" съмнителна, тъй като човешките мускули не са пригодени за "дишане" с течност, авсе още не е разработена ефективна система от помпи, която да подпомага изпомпването на течности в и от белите дробове на човек, докато се движи и върши някаква работа.
„Трябва да заключа, че на сегашния етап на технологично развитие е невъзможно да се разработи водолазен костюм, използвайки метода на течна вентилация“, смята изследователят.
Въпреки това, приложението на тази технология продължава да се изследва за други, по-реалистични цели. Например за подпомагане на удавени, за промиване на белите дробове при различни заболявания или за бързо понижаване на телесната температура (използва се в случаи на реанимация по време на сърдечен арест при възрастни и новородени с хипоксично-исхемично увреждане на мозъка).