Kisik za disanje otopljen u vodi. “Tehnologija disanja tekućine je dokazana

Znanstveno istraživanje nemojte stati ni na dan, napredak se nastavlja, dajući čovječanstvu sve više i više novih otkrića. Stotine znanstvenika i njihovih pomoćnika rade na području proučavanja živih bića i sintetiziranja neobičnih tvari. Cijeli odjeli provode eksperimente, testiraju razne teorije, a ponekad otkrića zadivljuju maštu - na kraju krajeva, ono o čemu se može samo sanjati može postati stvarnost. Razvijaju ideje, a pitanja o zamrzavanju osobe u kriokomori i odmrzavanju nakon jednog stoljeća ili o mogućnosti udisanja tekućine za njih nisu samo fantastičan zaplet. Njihov naporan rad može te fantazije pretvoriti u stvarnost.

Znanstvenici se dugo bave pitanjem: može li osoba udisati tekućinu?

Treba li osoba disanje tekućinom?

Ne štede truda, vremena, ne unovčiti za takva istraživanja. A jedno od tih pitanja koje već desetljećima zabrinjava najprosvijećenije umove jest sljedeće – je li disanje tekućine moguće za ljude? Hoće li pluća moći apsorbirati kisik ne iz posebne tekućine? Za one koji sumnjaju u stvarnu potrebu za ovom vrstom disanja, možemo navesti barem 3 obećavajuća područja gdje će čovjeku dobro poslužiti. Ako ga, naravno, mogu provesti.

• Prvi smjer je ronjenje na velike dubine. Kao što znate, prilikom ronjenja ronilac doživljava pritisak vodenog okoliša koji je 800 puta gušći od zraka. I povećava se za 1 atmosferu svakih 10 metara dubine. Takav nagli porast tlaka prepun je vrlo neugodan učinak- plinovi otopljeni u krvi počinju ključati u obliku mjehurića. Ova pojava se naziva "kesonska bolest" i često pogađa one koji se aktivno bave sportom. Također, tijekom dubokog plivanja postoji rizik od dobivanja kisika ili trovanje dušikom, jer u takvim uvjetima ti vitalni plinovi postaju vrlo otrovni. Kako bi se nekako borili protiv toga, koriste ili posebne smjese za disanje ili tvrda svemirska odijela koja održavaju pritisak od 1 atmosfere unutra. Ali kad bi bilo moguće disati tekućinom, to bi bilo treće, najlakše rješenje problema, jer disanje tekućine ne zasićuje tijelo dušikom i inertnim plinovima, te nema potrebe za dugom dekompresijom.
• Drugi način primjene je lijek. Korištenje tekućine za disanje u njemu moglo bi spasiti živote nedonoščadi, jer su njihovi bronhi nerazvijeni i uređaji za umjetnu ventilaciju pluća mogu ih lako oštetiti. Kao što je poznato, u maternici su pluća embrija ispunjena tekućinom i do trenutka rođenja nakuplja plućni surfaktant - mješavinu tvari koje sprječavaju lijepljenje tkiva prilikom udisanja zraka. Ali kod preranog poroda, disanje od bebe zahtijeva previše napora i to može rezultirati smrću.

Za korištenje metode totalne tekućinske ventilacije pluća postoji povijesni presedan, a datira još iz 1989. godine. Koristio ga je T. Shaffer, koji je radio kao pedijatar na Sveučilištu Temple (SAD), spašavajući prerano rođene bebe od smrti. Nažalost, pokušaj je bio neuspješan, tri mala pacijenta nisu preživjela, ali vrijedi spomenuti da su smrti uzrokovane drugim razlozima, a ne samom metodom disanja tekućinom.

Od tada se nisu usuđivali u potpunosti ventilirati nečija pluća, ali 90-ih godina prošlog stoljeća pacijenti s teški oblik upale su podvrgnute djelomičnoj tekućinskoj ventilaciji. U tom slučaju, pluća su samo djelomično ispunjena. Nažalost, učinkovitost metode bila je kontroverzna, jer konvencionalna ventilacija zraka nije radila ništa lošije.

• Primjena u astronautici. S trenutnom razinom tehnologije, astronaut tijekom leta doživljava preopterećenja koja dosežu 10 g. Nakon ovog praga nemoguće je održati ne samo radnu sposobnost, već i svijest. I opterećenje na tijelu je neravnomjerno, a na točkama oslonca, koje se mogu eliminirati kada su uronjene u tekućinu, pritisak će se ravnomjerno rasporediti na sve točke tijela. Ovaj princip je osnova za dizajn tvrdog svemirskog odijela Libelle, punjenog vodom i dopuštajuće povećanje granice na 15-20 g, pa čak i tada zbog ograničene gustoće ljudskog tkiva. A ako astronauta ne samo uronite u tekućinu, već mu njome napunite i pluća, tada će moći lako izdržati ekstremna preopterećenja daleko iznad oznake od 20 g. Ne beskonačan, naravno, ali će prag biti vrlo visok ako je ispunjen jedan uvjet - tekućina u plućima i oko tijela mora biti jednake gustoće vodi.

Postanak i razvoj disanja tekućinom

Prvi eksperimenti datiraju iz 60-ih godina prošlog stoljeća. Prvi testirati tehnologiju u nastajanju tekuće disanje laboratorijski miševi i štakori prisiljeni udisati ne zrak, već slana otopina, koji je bio pod pritiskom od 160 atmosfera. I disali su! Ali postojao je problem koji im nije dopuštao da dugo prežive u takvom okruženju - tekućina nije dopuštala drenažu ugljični dioksid.

No eksperimenti tu nisu stali. Zatim su počeli provoditi istraživanja organskih tvari čiji su atomi vodika zamijenjeni atomima fluora - takozvanih perfluorougljika. Rezultati su bili puno bolji od onih s drevnom i primitivnom tekućinom, jer je perfluorougljik inertan, tijelo ga ne apsorbira i savršeno otapa kisik i vodik. Ali to je bilo daleko od savršenstva i istraživanja u tom smjeru su nastavljena.

Sada najviše najbolje postignuće u ovom području je perflubron (komercijalni naziv - “Liquivent”). Svojstva ove tekućine su nevjerojatna:

1. Alveole se bolje otvaraju kada ova tekućina uđe u pluća i izmjena plinova se poboljšava.
2. Ova tekućina može nositi 2 puta više kisika u usporedbi sa zrakom.
3. Nisko vrelište omogućuje njegovo uklanjanje iz pluća isparavanjem.

Ali naša pluća nisu dizajnirana za potpuno tekuće disanje. Ako ih potpuno napunite perflubronom, trebat će vam membranski oksigenator, grijač i ventilacija zraka. I ne zaboravite da je ova smjesa 2 puta gušća od vode. Stoga se koristi mješovita ventilacija, u kojoj su pluća ispunjena tekućinom samo 40%.

Ali zašto ne možemo udisati tekućinu? Sve je to zbog ugljičnog dioksida, koji se vrlo slabo uklanja u tekućem okruženju. Osoba teška 70 kg mora svake minute kroz sebe propustiti 5 litara smjese, a to je sa mirno stanje. Stoga, iako su naša pluća tehnički sposobna izdvojiti kisik iz tekućina, ona su preslaba. Stoga se možemo samo nadati budućim istraživanjima.

Voda je poput zraka

Kako bismo konačno ponosno objavili svijetu - "Sada čovjek može disati pod vodom!" - Znanstvenici su ponekad razvijali nevjerojatne uređaje. Tako su 1976. američki biokemičari stvorili čudesni uređaj koji je sposoban regenerirati kisik iz vode i dati ga roniocu. Uz dovoljan kapacitet baterije, ronilac bi mogao ostati i disati na dubini gotovo neograničeno.

Sve je počelo kada su znanstvenici započeli istraživanje temeljeno na činjenici da hemoglobin podjednako dobro dovodi zrak i iz škrga i iz pluća. Koristili su svoje deoksigenirana krv, pomiješan s poliuretanom - bio je uronjen u vodu i ta je tekućina apsorbirala kisik, koji je bio izdašno otopljen u vodi. Zatim je krv zamijenjena posebnim materijalom i rezultat je bio uređaj koji je djelovao kao obične škrge bilo koje ribe. Sudbina izuma je sljedeća: kupila ga je određena tvrtka, potrošivši na njega milijun dolara, a od tada se ništa nije čulo o uređaju. I, naravno, nije išao u prodaju.

Ali to nije glavni cilj znanstvenika. Njihov san nije uređaj za disanje, oni žele naučiti osobu da udiše tekućinu. A pokušaji da se taj san ostvari još uvijek nisu napušteni. Tako je jedan od ruskih istraživačkih instituta, na primjer, proveo testove disanja tekućine na dobrovoljcu koji je imao kongenitalna patologija- odsutnost grkljana. A to je značilo da jednostavno nije imao tjelesnu reakciju na tekućinu, u kojoj je i najmanja kap vode na bronhima popraćena kompresijom faringealnog prstena i gušenjem. Budući da jednostavno nije imao taj mišić, eksperiment je bio uspješan. U pluća mu je ulivena tekućina koju je tijekom eksperimenta miješao trbušnim pokretima, nakon čega je mirno i sigurno ispumpana. Karakteristično je da je sastav soli tekućine odgovarao sastavu soli krvi. To se može smatrati uspjehom, a znanstvenici tvrde da će uskoro pronaći metodu tekućeg disanja koja je dostupna i osobama bez patologija.

Dakle, mit ili stvarnost?

Unatoč upornosti čovjeka, koji žarko želi osvojiti sva moguća staništa, priroda ipak sama odlučuje gdje će živjeti. Jao, koliko god vremena potrošili na istraživanje, koliko god milijuna potrošili, malo je vjerojatno da je čovjeku suđeno disati pod vodom kao i na kopnu. Ljudi i Život u moru, naravno, imaju mnogo toga zajedničkog, ali ipak postoji mnogo više razlika. Čovjek vodozemac ne bi izdržao uvjete oceana, a da se uspio prilagoditi, put natrag na kopno bio bi mu zatvoren. I kao ronioci s ronilačkom opremom, vodozemci bi izlazili na plažu u vodenim odijelima. I stoga, bez obzira na to što entuzijasti kažu, presuda znanstvenika je i dalje čvrsta i razočaravajuća - dugoročni ljudski život pod vodom je nemoguć, protiviti se majci prirodi u tom smislu je nerazumno, a svi pokušaji udisanja tekućine osuđeni su na neuspjeh.

Ali nemojte se obeshrabriti. Iako morsko dno nikada neće postati naš dom, imamo sve mehanizme tijela i tehničke mogućnosti, kako bi tamo bili česti gosti. Pa je li zbog ovoga vrijedno biti tužan? Uostalom, te je sredine čovjek u određenoj mjeri već osvojio, a sada su pred njim ponori svemira.

I za sada možemo sa sigurnošću reći da će dubine oceana postati prekrasno radno mjesto za nas. Ali upornost može dovesti do vrlo tanke linije stvarnog disanja pod vodom, ako samo radite na rješavanju ovog problema. A kakav će biti odgovor na pitanje treba li zemaljsku civilizaciju promijeniti u podvodnu ovisi samo o samoj osobi.

28. prosinca 2017

Otkako je Zaklada za napredna istraživanja (APF) 2016. odobrila projekt disanja tekućinom, javnost je bila živo zainteresirana za njegov uspjeh. Nedavna demonstracija mogućnosti ove tehnologije doslovno je digla u zrak Internet. Na sastanku potpredsjednika vlade Dmitrija Rogozina i srbijanskog predsjednika Aleksandra Vučića jazavčar je na dvije minute uronjen u akvarij s posebnom tekućinom zasićenom kisikom. Nakon zahvata pas je, prema riječima potpredsjednice Vlade, živ i zdrav.

Osobno, naravno, ne razumijem zašto gomile ljudi koji sažalijevaju psa na društvenim mrežama ne požure u obranu, primjerice, miševa i zečeva koji u ustanovama uglavnom umiru u serijama. Također je zanimljivo da, na primjer, Koroleva smatraju okrutnim i bezdušnim - donirao je više od jednog psa za dobrobit čovječanstva. I ovdje, ah. Dobro, u redu, uopće ne govorimo o tome.

Kakva je to tekućina? Je li moguće udisati tekućinu? A kako stoje stvari u ovom području znanstvenog istraživanja?

Da bude jasno zašto se otkriće naziva pravim otkrićem. U kasnim 80-ima disanje tekućinom smatralo se znanstvenom fantastikom. Koristili su ga likovi u filmu američkog redatelja Jamesa Camerona "Bezdan". Čak se iu filmu to nazivalo eksperimentalnim razvojem.

Dugo su pokušavali naučiti ljude i životinje da udišu tekućine. Prvi pokusi 60-ih godina bili su neuspješni, pokusni miševi živjeli su vrlo kratko. Tehnika ventilacije tekućinom testirana je na ljudima samo jednom u Sjedinjenim Državama, kako bi se spasile prijevremeno rođene bebe. Međutim, nijednu od tri bebe nije bilo moguće reanimirati.

Tada se perftoran koristio za dopremanje kisika u pluća, a koristio se i kao nadomjestak krvi. Glavni problem je bio što se ta tekućina nije mogla dovoljno pročistiti. Ugljični dioksid se u njemu nije dobro otapao, a za produljeno disanje bila je nužna prisilna ventilacija pluća. U mirovanju, čovjek prosječne građe i prosječne visine morao je kroz sebe propustiti 5 litara tekućine u minuti, a pod opterećenjem - 10 litara u minuti. Pluća nisu prikladna za takva opterećenja. Naši su istraživači uspjeli riješiti ovaj problem.

Tekuće disanje, tekuća ventilacija pluća - disanje uz pomoć tekućine koja dobro otapa kisik. Na trenutno Provedeni su samo izolirani eksperimenti takvih tehnologija.

Tekuće disanje uključuje punjenje pluća tekućinom zasićenom otopljenim kisikom, koja prodire u krv. Za tu svrhu najprikladniji su spojevi perfluorougljika koji dobro otapaju kisik i ugljikov dioksid, imaju nisku površinsku napetost, visoko su inertni i ne metaboliziraju se u tijelu.

Trenutno je u tijeku djelomična ventilacija tekućinom Klinička ispitivanja na razna kršenja disanje. Razvijeno je nekoliko metoda tekuće ventilacije pluća, uključujući ventilaciju pomoću para i aerosola perfluorougljika.

Potpuna tekućinska ventilacija pluća sastoji se od potpunog punjenja pluća tekućinom. Pokusi potpune tekućinske ventilacije pluća provedeni su na životinjama 1970-ih i 1980-ih godina u SSSR-u i SAD-u. Na primjer, 1975. u institutu kardiovaskularna kirurgija ih. A. N. Bakulev, profesor F. F. Beloyartsev, po prvi put u zemlji, izveo je rad na dugotrajnoj ekstrapulmonalnoj oksigenaciji pomoću fluorougljičnih oksigenatora i na zamjeni plinovitog medija u plućima tekućim perfluorougljikom. Međutim, ovi eksperimenti još nisu napustili ovu fazu. To je zbog činjenice da proučavani spojevi prikladni za tekućinsku ventilaciju pluća imaju niz nedostataka koji značajno ograničavaju njihovu primjenjivost. Konkretno, nisu pronađene metode koje bi se mogle koristiti dulje vrijeme.

Pretpostavlja se da se disanje tekućinom može koristiti tijekom dubinskog ronjenja, svemirskih letova, kao jedan od načina kompleksna terapija neke bolesti.

U Ruskoj Federaciji, Andrei Viktorovich Filippenko, znanstvenik, liječnik, razvijač tehnologije i izumitelj aparata za disanje tekućinom, bavi se eksperimentima i razvojem na području disanja tekućinom. Razvoj znanstvenika poznat je u Rusiji i inozemstvu. Filippenko - trenutni kandidat medicinske znanosti, specijalist za disanje tekućinom, plućnu patofiziologiju, rehabilitacijsku medicinu, farmakološka ispitivanja i razvoj medicinskih uređaja. Izdao više od 20 znanstvenih i tehničkih izvješća i objavio oko 30 znanstvenih članaka u ruskom i stranom tisku. Govorio je na brojnim konferencijama na temu udisanja tekućina i spašavanja podmornica, između ostalog u Rusiji, Njemačkoj, Belgiji, Švedskoj, Velikoj Britaniji i Španjolskoj. Ima potvrde o autorskim pravima za metodu ultrazvučnog lociranja mjehurića plina za dekompresiju itd. Godine 2014. Andrei Viktorovich Filippenko sklopio je ugovor s Zakladom za napredna istraživanja, s kojom je rad trajao do 2016.

"Znanstvenici su sintetizirali tvari koje ne postoje u prirodi - perfluorougljike, u kojima su međumolekularne sile toliko male da se smatraju nečim posrednim između tekućine i plina. Oni otapaju kisik 18-20 puta više od vode", kaže dr. sc. Medicinske znanosti Evgeniy Mayevsky, profesor, voditelj Laboratorija za energiju bioloških sustava na Institutu za teorijsku i eksperimentalnu biofiziku Ruske akademije znanosti, jedan od tvoraca perftorana, takozvane plave krvi. Medicinskom primjenom perfluorougljika bavi se od 1979. godine.

Pri parcijalnom tlaku od jedne atmosfere samo se 2,3 mililitara kisika otapa u 100 mililitara vode. Pod istim uvjetima, perfluorougljici mogu sadržavati do 50 mililitara kisika. To ih čini potencijalno prozračnima.

"Na primjer, pri ronjenju na dubinu, svakih 10 metara tlak se povećava za najmanje jednu atmosferu. Kao rezultat toga, prsni koš a pluća će se smanjiti do te mjere da će postati nemoguće disati u plinskom okruženju. A ako pluća sadrže tekućinu koja prenosi plin koja je znatno gušća od zraka ili čak vode, tada će moći funkcionirati. Kisik se može otopiti u perfluorougljicima bez primjesa dušika, kojeg u zraku ima u izobilju i čije je otapanje u tkivima jedan od najznačajnijih uzroka dekompresijske bolesti pri izronu s dubine”, nastavlja Mayevsky.

Kisik će ući u krv iz tekućine koja ispunjava pluća. U njemu se može otopiti i ugljični dioksid nošen krvlju.

Načelo tekućeg disanja ribe savršeno svladavaju. Njihove škrge dopuštaju kolosalnom volumenu vode da prođe kroz njih, preuzme tamo otopljeni kisik i pusti ga u krv. Osoba nema škrge, a sva izmjena plinova odvija se kroz pluća, čija je površina otprilike 45 puta veća od površine tijela. Da bismo kroz njih pokrenuli zrak, udišemo i izdišemo. U tome nam pomažu dišni mišići. Budući da su perfluorougljici gušći od zraka, disanje na površinama uz njihovu pomoć vrlo je problematično.

"Ovo je znanost i umjetnost odabira takvih perfluorougljika kako bi se olakšao rad respiratornih mišića i spriječilo oštećenje pluća. Mnogo ovisi o trajanju procesa udisanja tekućine, o tome događa li se nasilno ili spontano", zaključuje istraživač .

Međutim, nema temeljnih prepreka da osoba udiše tekućinu. Evgeniy Mayevsky vjeruje da će ruski znanstvenici dokazanu tehnologiju prenijeti na praktična aplikacija u sljedećih nekoliko godina.

Od intenzivne njege do spašavanja podmorničara

Znanstvenici su sredinom prošlog stoljeća počeli razmatrati perfluorougljike kao alternativu mješavinama plinova za disanje. Godine 1962. nizozemski istraživač Johannes Kylstra objavio je članak "O miševima kao ribama", u kojem je opisan eksperiment s glodavcem smještenim u okoliš zasićen kisikom. slana otopina pod pritiskom od 160 atmosfera. Životinja je ostala živa 18 sati. Tada Kylstra počinje eksperimentirati s perfluorougljicima, a već 1966. godine u dječjoj bolnici Cleveland (SAD) fiziolog Leland C. Clark pokušao je pomoću njih poboljšati disanje novorođenčadi s cističnom fibrozom. Ovaj genetska bolest, u kojem se beba rađa s nerazvijenim plućima i alveole kolabiraju, sprječavajući disanje. Pluća takvih bolesnika ispiru se fiziološkom otopinom zasićenom kisikom. Clark je odlučio da bi bilo bolje to učiniti s tekućinom koja sadrži kisik. Ovaj je istraživač kasnije učinio mnogo za razvoj disanja tekućinom.

Početkom 1970-ih, SSSR se zainteresirao za "dišuću" tekućinu, uglavnom zahvaljujući voditeljici laboratorija Lenjingradskog istraživačkog instituta za transfuziju krvi, Zoji Aleksandrovnoj Čapliginoj. Ovaj institut postao je jedan od nositelja projekta stvaranja krvnih nadomjestaka - nosača kisika na bazi perfluorougljikovih emulzija i otopina modificiranog hemoglobina.

Felix Beloyartsev i Khalid Khapiy aktivno su radili na korištenju ovih tvari za pranje pluća na Institutu za kardiovaskularnu kirurgiju.

“U našim eksperimentima, pluća malih životinja donekle su stradala, ali su sve preživjele”, prisjeća se Evgeniy Mayevsky.

Sustav za disanje koji koristi tekućinu razvijen je na zatvorenoj temi u institutima u Lenjingradu i Moskvi, a od 2008. - na Odjelu za aerohidrodinamiku Samarskog državnog sveučilišta za zrakoplovstvo. Tamo su napravili kapsulu tipa “Sirena” za vježbanje disanja tekućinom u slučaju hitnog spašavanja podmorničara s velikih dubina. Od 2015. razvoj je testiran u Sevastopolju na temu Terek, uz potporu Fonda.

Nasljeđe atomskog projekta

Perfluorougljici (perfluorougljici) su organski spojevi u kojima su svi atomi vodika zamijenjeni atomima fluora. To je naglašeno latinskim prefiksom “per-”, što znači cjelovitost, cjelovitost. Ove tvari se ne nalaze u prirodi. Pokušali su ih sintetizirati krajem 19. stoljeća, ali su u tome stvarno uspjeli tek nakon Drugog svjetskog rata, kada su bili potrebni za nuklearna industrija. Njihovu proizvodnju u SSSR-u uspostavio je akademik Ivan Lyudvigovich Knunyants, osnivač laboratorija organofluornih spojeva u INEOS RAS.

"Perfluorougljici korišteni su u tehnologiji za proizvodnju obogaćenog urana. U SSSR-u je njihov najveći razvijatelj bio Državni institut za primijenjenu kemiju u Lenjingradu. Trenutno se proizvode u Kirovo-Chepetsku i Permu", kaže Mayevsky.

Izvana, tekući perfluorougljici izgledaju poput vode, ali su znatno gušći. Ne reagiraju s alkalijama i kiselinama, ne oksidiraju i raspadaju se na temperaturama iznad 600 stupnjeva. Zapravo, smatraju se kemijski inertnim spojevima. Zbog ovih svojstava perfluorougljični materijali se koriste u intenzivnoj njezi i regenerativnoj medicini.

"Postoji takva operacija - ispiranje bronha, kada se osobi pod anestezijom ispere jedno plućno krilo, a zatim drugo. Početkom 80-ih, zajedno s volgogradskim kirurgom A.P. Savinom, došli smo do zaključka da je bolje učiniti ovaj postupak s perfluorougljikom u obliku emulzije,” - daje primjer Evgeniy Mayevsky.

Te se tvari aktivno koriste u oftalmologiji, za ubrzavanje zacjeljivanja rana i dijagnosticiranje bolesti, uključujući rak. U posljednjih godina U inozemstvu se razvija NMR dijagnostička metoda pomoću perfluorougljika. U našoj zemlji ova istraživanja uspješno provodi tim znanstvenika s Moskovskog državnog sveučilišta. M. V. Lomonosova pod vodstvom akademika Alexeya Khokhlova, INEOS, ITEB RAS i IIP (Serpukhov).

Također treba spomenuti da se ove tvari koriste za izradu ulja i maziva za sustave koji rade u uvjetima visoke temperature, uključujući mlazne motore.

Izvori:

Ihtijanderi su među nama. Ruski znanstvenici započeli su testiranje tehnologije disanja tekućinom među podmorničarima. Trenutno se provode pokusi na psima. Rekord za udisanje tekućine je već 30 minuta. Kako nastaju čuda iz romana i filmova saznao je dopisnik Vesti FM Sergej Gololobov.

Promatranje pokusa. Jazavčar je uronjen u kupku s tekućinom, licem prema dolje. Začudo, pas se nije ugušio, već je počeo udisati tu istu tekućinu. Gutajući ga grčevito, grčevito. Ali disala je. Nakon 15 minuta je izvučena. Pas je bio letargičan, najvjerojatnije od hipotermije, ali što je najvažnije, živ. I nakon nekog vremena vratila se u svoje uobičajeno razigrano raspoloženje. Čudo. Nešto slično prikazano je u poznatom holivudskom filmu Bezdan iz 1989. godine. Tamo su sipali neke aditive u tikvicu vode i stavili bijelog štakora. I sve je snimljeno prirodno. I štakor je zapravo disao navodno pod vodom.

A trik ove epizode iz filma “Bezdan” je u tome što štakor nije udisao vodu kao takvu, već neku posebnu tekućinu. Na tome se temelji tehnologija disanja tekućinom. Perfluorougljikovi spojevi smatraju se najprikladnijim tvarima za tu svrhu. Dobro otapaju kisik i ugljični dioksid i ne štete organizmu. Odnosno, živa bića ne udišu vodu, već te iste tekuće ugljike. Zašto je to ljudima potrebno, rekao je pulmolog, voditelj znanstvene teme o disanju tekućinom od osamdesetih Andrej Filipenko.

“Ovo je neophodno za spas podmorničara. Pri visokom tlaku, ako imaju tekućinu u plućima, ako iz te tekućine izvuku kisik, tada će moći izaći na velike dubine i brzo, bez problema s dekompresijom, izroniti na površinu.”

Poznato je da su roniocima i podmorničarima potrebni sati da se izvuku iz velikih dubina. Ako brzo izronite na površinu, bit ćete sustignuti dekompresijska bolest. Mjehurići dušika koji ulaze u krv s respiratornom smjesom kuhaju zbog oštrog pada tlaka i uništavaju krvne žile. Ako koristite uređaj s posebnom tekućinom za disanje, takvih problema neće biti, objašnjava Andrej Filipenko.

“Fluorokarbonska tekućina je nosač, da tako kažem, dušik-kisik, odnosno nosač. Ali za razliku od dušika koji pod visokim tlakom, dubinski ulazi u tkivo tijela i zbog toga dolazi do dekompresijske bolesti, ovdje to nije slučaj. Odnosno, nema razloga za dekompresijsku bolest. Ne dolazi do prezasićenja tijela inertnim plinom. To jest, u osnovi nema razloga za mjehuriće.”

Eksperimenti na disanju tekućinom aktivno se provode od 60-ih u Sovjetskom Savezu i SAD-u. Ali stvari nisu otišle dalje od pokusa sa životinjama. Nakon raspada Unije naša su znanstvena istraživanja u tom smjeru pala u vodu. Ali i dalje postoje vrlo snažni razvoji. A sada je odlučeno iskoristiti ih na novi način, kaže Andrej Filipenko.

“Postoji mnogo temelja u tehnologiji disanja tekućinama i tekućinama. I još uvijek imamo posljedice ovih tekućina. Jer svi fluorougljikovodici uneseni u krv, a takvu tvar koristimo već 25 godina, izlaze kroz pluća. Odnosno, znamo i posljedice unošenja perfluorougljika u tijelo. Amerikanci, Francuzi ili Britanci nemaju takve podatke.”

Nedavno su ruski znanstvenici stvorili posebnu kapsulu za pse, koja je uronjena u hidrokomoru s visoki krvni tlak. I sada psi mogu disati više od pola sata na dubini do pola kilometra bez zdravstvenih posljedica. A uskoro se planira prijeći i na pokuse na ljudima. Najgore je, naravno, prisiliti se na udisanje tekućine, smatra predsjednik Konfederacije podvodnih aktivnosti Rusije Valentin Stashevsky:

“Kada udišete vodu, to je samo noćna mora. To znači prvi način utapanja. Tako je bilo za sve dosadašnje povijesne događaje. Zagrcnete se čim voda uđe Zračni putovi i tako dalje".

Ipak, imamo i one koji se žele praktički utopiti, ali pritom počnu disati kao čovjek vodozemac, odnosno Sadko, napominje Andrej Filipenko.

“Postoje volonteri. Ali odmah da pojasnimo da volonteri ovdje mogu biti samo oni ljudi koji jako dobro razumiju što se može dogoditi. To jest, zapravo, to mogu biti samo oni liječnici koji su radili puno tekućeg disanja. Ovo su oni iz našeg tima. I ne sama. Samo trebate sve pravilno organizirati.”

Sada je rad na disanju tekućinom prebačen u Istraživački institut za medicinu rada. Glavni cilj istraživanja je stvoriti posebno svemirsko odijelo koje će biti korisno ne samo podmorničarima, već i pilotima i astronautima. No, ponovimo, riječ je o udisanju posebnih tekućina. Disanje izravno s vodom, poput ihtijandra, još nije dostupno ljudima.

Ovo je vjerojatno već klišej u znanstvenoj fantastici: određena viskozna tvar vrlo brzo ulazi u odijelo ili kapsulu, i glavni lik iznenada otkriva kako brzo gubi preostali zrak iz vlastitih pluća, a unutrašnjost mu je ispunjena neobičnom tekućinom nijanse od limfe do krvi. Na kraju ga čak i uhvati panika, ali otpije nekoliko instinktivnih gutljaja, točnije uzdaha, i iznenađeno otkrije da ovu egzotičnu mješavinu može udisati kao da udiše običan zrak.

Jesmo li tako daleko od realizacije ideje o disanju tekućinom? Je li moguće udisati tekuću smjesu i postoji li stvarna potreba za tim?
Tri su obećavajuća načina korištenja ove tehnologije: medicina, ronjenje na velike dubine i astronautika.

Pritisak na tijelo ronioca raste sa svakih deset metara po atmosferi. Zbog oštrog pada tlaka može započeti dekompresijska bolest, u kojoj manifestacije plinova otopljenih u krvi počinju kuhati u mjehurićima. Također kada visoki krvni tlak Moguća su trovanja kisikom i narkotičkim dušikom. Sve se to bori korištenjem posebnih mješavina za disanje, ali ne daju nikakva jamstva, već samo smanjuju vjerojatnost neugodnih posljedica. Naravno, možete koristiti ronilačka odijela koja održavaju pritisak na tijelo ronioca i njegovu disajnu smjesu na točno jednoj atmosferi, ali ona su pak velika, glomazna, otežavaju kretanje, a uz to su i vrlo skupa.

Tekuće disanje moglo bi pružiti treće rješenje za ovaj problem uz zadržavanje mobilnosti fleksibilnih ronilačkih odijela i niske rizike krutih tlačnih odijela. Tekućina za disanje Za razliku od skupih mješavina za disanje, ne zasićuje tijelo helijem ili dušikom, pa također nema potrebe za sporom dekompresijom kako bi se izbjegla dekompresijska bolest.

U medicini se disanje tekućinom može koristiti u liječenju nedonoščadi kako bi se izbjeglo oštećenje nerazvijenih bronha pluća tlakom, volumenom i koncentracijom kisika u zraku iz uređaja za umjetnu ventilaciju pluća. Odaberite i isprobajte razne smjese kako bi se osiguralo preživljavanje prijevremeno rođenog fetusa počelo je već 90-ih godina. Moguće je koristiti tekuću mješavinu za potpune zastoje ili djelomične poteškoće s disanjem.

Svemirski let uključuje velika preopterećenja, a tekućine ravnomjerno raspoređuju pritisak. Ako je osoba uronjena u tekućinu, tada će tijekom preopterećenja pritisak ići na cijelo tijelo, a ne na određene oslonce (naslone stolica, pojaseve). Ovaj princip korišten je za izradu Libelle preopterećenog odijela, koje je kruto svemirsko odijelo napunjeno vodom, što omogućava pilotu da zadrži svijest i performanse čak i pri preopterećenjima iznad 10 g.

Ova metoda ograničena je razlikom u gustoći tkiva ljudskog tijela i korištene imerzijske tekućine, pa je granica 15-20 g. Ali možete ići dalje i napuniti pluća tekućinom koja je po gustoći bliska vodi. Astronaut potpuno uronjen u tekućinu i tekućinu koja diše relativno će malo osjetiti učinke ekstremno visokih g-sila, budući da su sile u tekućini ravnomjerno raspoređene u svim smjerovima, no učinak će ipak biti posljedica različite gustoće tkiva njegovo tijelo. Limit će i dalje ostati, ali će biti visok.

Prvi pokusi disanja tekućinom provedeni su 60-ih godina prošlog stoljeća na laboratorijskim miševima i štakorima koji su bili prisiljeni udisati fiziološku otopinu s visok sadržaj otopljeni kisik. Ova primitivna smjesa omogućila je životinjama da prežive određeno vrijeme, ali nije mogla ukloniti ugljični dioksid, pa su pluća životinja bila nepopravljivo oštećena.

Kasnije se počelo raditi s perfluorougljicima, a njihovi prvi rezultati bili su daleko bolje rezultate pokusi sa slana otopina. Perfluorougljici su organske tvari u kojima su svi atomi vodika zamijenjeni atomima fluora. Perfluorougljični spojevi imaju sposobnost otapanja i kisika i ugljičnog dioksida, vrlo su inertni, bezbojni, prozirni, ne mogu oštetiti plućno tkivo i tijelo ih ne apsorbira.

Od tada su tekućine za disanje poboljšane, najnaprednije ovaj trenutak otopina se zove perflubron ili "Liquivent" (komercijalni naziv). Ovo poput ulja bistra tekućina s gustoćom dvostruko većom od vode ima mnogo korisne kvalitete: može prenijeti dvostruko više kisika od običnog zraka niske temperature prokuhavanje, stoga se nakon upotrebe njegovo konačno uklanjanje iz pluća provodi isparavanjem. Alveole se pod utjecajem ove tekućine bolje otvaraju, a tvar dobiva pristup njihovom sadržaju, što poboljšava razmjenu plinova.

Pluća se mogu u potpunosti ispuniti tekućinom, to će zahtijevati membranski oksigenator, grijaći element i prisilnu ventilaciju. Ali u klinička praksa najčešće to ne čine, već koriste disanje tekućinom u kombinaciji s konvencionalnom plinskom ventilacijom, ispunjavajući pluća perflubronom samo djelomično, otprilike 40% ukupnog volumena.

Kadar iz filma Bezdan, 1989

Što nas sprječava da koristimo disanje tekućinom? Tekućina za disanje je viskozna i ne uklanja dobro ugljikov dioksid, pa će biti potrebna prisilna ventilacija. Za uklanjanje ugljičnog dioksida iz obična osoba težine 70 kilograma zahtijevat će protok od 5 litara u minuti ili više, a to je puno s obzirom na visoku viskoznost tekućina. Na tjelesna aktivnost potrebna količina protoka samo će se povećati, a malo je vjerojatno da će osoba moći premjestiti 10 litara tekućine u minuti. Naša pluća jednostavno nisu dizajnirana za udisanje tekućine i nisu u stanju sama pumpati takve količine.

Korištenje pozitivne osobine tekućine za disanje u zrakoplovstvu i astronautici također mogu zauvijek ostati san - tekućina u plućima za odijelo za zaštitu od preopterećenja mora imati gustoću vode, a perflubron je dvostruko teži od nje.

Da, naša su pluća tehnički sposobna "udisati" određenu smjesu bogatu kisikom, ali, nažalost, za sada to možemo činiti samo nekoliko minuta, budući da naša pluća nisu dovoljno jaka da cirkuliraju respiratornu smjesu dulje vrijeme. vrijeme. Situacija bi se u budućnosti mogla promijeniti, preostaje samo okrenuti nade istraživačima ovog područja.

Tekućina zasićena otopljenim kisikom koja prodire u krv. Za tu svrhu najprikladniji su spojevi perfluorugljika koji dobro otapaju kisik i ugljikov dioksid, imaju nisku površinsku napetost, visoko su inertni i ne metaboliziraju se u tijelu.

Djelomična ventilacija tekućinom trenutno je u kliničkim ispitivanjima za razne poremećaje disanja. Razvijeno je nekoliko metoda tekuće ventilacije pluća, uključujući ventilaciju pomoću para i aerosola perfluorougljika.

Potpuna tekućinska ventilacija pluća sastoji se od potpunog punjenja pluća tekućinom. Pokusi na potpunoj tekućinskoj ventilaciji pluća provedeni su na životinjama 70-ih i 80-ih godina 20. stoljeća u SSSR-u i SAD-u, ali još nisu napustili ovu fazu. To je zbog činjenice da proučavani spojevi prikladni za tekućinsku ventilaciju pluća imaju niz nedostataka koji značajno ograničavaju njihovu primjenjivost. Konkretno, nisu pronađene metode koje bi se mogle koristiti dulje vrijeme.

Pretpostavlja se da se disanje tekućinom može koristiti tijekom dubinskog ronjenja, letova u svemir, te kao jedno od sredstava u kompleksnom liječenju određenih bolesti.

U kulturi

Nešto slično prikazano je u filmu Jamesa Camerona "The Abyss" (dotiče se teme korištenja aparata za disanje s tekućinom za ultraduboko podvodno ronjenje), a dotaknuto je i u knjizi Dana Browna "The Lost Symbol".

U finalu znanstveno-fantastičnog filma Briana De Palme Misija na Mars, junak Garyja Sinisea nalazi se na palubi marsovskog broda, koji također prikazuje korištenje tehnologije disanja tekućinom.

Napišite recenziju o članku "Tekuće disanje"

Bilješke

Linkovi

• bja.oxfordjournals.org/content/91/1/143.full

Odlomak koji karakterizira disanje tekućine

Princ se okrenuo upravitelju i zagledao se u njega namrštenih očiju.
- Što? Ministar? Koji ministar? Tko je naručio? – progovorio je svojim kreštavim, grubim glasom. “Nisu to odobrili princezi, kćeri mojoj, nego ministru!” Nemam ministara!
- Vaša ekselencijo, mislio sam...
- Mislio si! - vikao je knez, izgovarajući riječi sve žurnije i nesuvislije. – Mislio si... Razbojnici! hulje! "Naučit ću te vjerovati", i, podigavši ​​štap, zamahnuo je prema Alpatychu i pogodio bi ga da upravitelj nije nenamjerno odstupio od udarca. - I mislio sam! hulje! – viknuo je žurno. No, unatoč činjenici da je Alpatych, i sam uplašen svojom smjelošću da izbjegne udarac, prišao princu, poslušno spuštajući svoju ćelavu glavu ispred njega, ili je možda zato princ nastavio vikati: „podlaci! baciti se na cestu! Drugi put nije uzeo svoj štap i otrčao je u sobe.
Prije večere, princeza i M lle Bourienne, koja je znala da je princ izvan sebe, čekale su ga: M lle Bourienne sa ozarenim licem koje je govorilo: "Ne znam ništa, ista sam kao i uvijek ”, i princeza Marya - blijeda, prestrašena, oborenih očiju. Princezi Maryi najteže je bilo to što je znala da u tim slučajevima mora postupiti kao m lle Bourime, ali to nije mogla. Činilo joj se: “Ako se budem ponašala kao da ne primjećujem, mislit će da nemam simpatija za njega; Napravit ću da izgleda kao da sam dosadan i nesvrstan, on će reći (kao što se i dogodilo) da sam objesio nos,” itd.
Princ je pogledao preplašeno lice svoje kćeri i frknuo.
“Dr... ili glupo!...”, rekao je.
“I tog više nema! I nju su već ogovarali”, razmišljao je o maloj princezi, koje nije bilo u blagovaonici.
-Gdje je princeza? - upitao. - Skrivanje?...
"Nije sasvim zdrava", rekla je Mlle Bourienne, veselo se smiješeći, "neće izaći." To je tako razumljivo u njezinoj situaciji.
- Hm! hmm! uf! uf! - reče princ i sjedne za stol.
Tanjur mu se nije činio čistim; pokazao je na mjesto i bacio ga. Tihon ga je podigao i pružio barmenu. Mala princeza nije bila bolesna; ali se princa toliko nesavladivo bojala da je, čuvši koliko je nesporazuman, odlučila ne izaći.
"Bojim se za dijete", rekla je m lle Bourienne, "Bog zna što se može dogoditi od straha."
Općenito, mala princeza živjela je u Ćelavim planinama stalno pod osjećajem straha i antipatije prema starom princu, čega nije bila svjesna, jer je strah bio toliko dominantan da ga nije mogla osjetiti. Bilo je i antipatije s prinčeve strane, ali ju je ugušio prezir. Princeza, nastanivši se u Ćelavim planinama, posebno se zaljubila u m lle Bourienne, provodila s njom dane, molila je da kod nje provede noć, često joj je govorila o svom svekru i osuđivala ga. .
"Il nous arrive du monde, mon prince", rekla je M lle Bourienne, odmotavajući bijeli ubrus svojim ružičastim rukama. “Son excellence le prince Kouraguine avec son fils, a ce que j"ai entendu dire? [Njegova Ekselencija princ Kuragin sa svojim sinom, koliko sam čula?]", rekla je upitno.
“Hm... ovaj izvrsni dječak... rasporedio sam ga na koledž”, rekao je princ uvrijeđeno. “Zašto sine, ne mogu razumjeti.” Kneginja Lizaveta Karlovna i kneginja Marya možda znaju; Ne znam zašto dovodi ovog sina ovamo. Ne treba mi to. – I pogleda svoju rumenu kćer.
- Loše, ili što? Iz straha od ministra, kako reče danas onaj idiot Alpatych.
- Ne, mon pere. [otac.]
Koliko god se M lle Bourienne neuspješno našla na temi razgovora, nije prestajala i čavrljala o staklenicima, o ljepoti novog procvjetalog cvijeta, a princ je omekšao nakon juhe.
Poslije večere otišao je do svoje snahe. Mala princeza sjedila je za malim stolom i čavrljala s Mašom, sluškinjom. Problijedila je kad je ugledala svekra.
Mala princeza se jako promijenila. Sada je bila više loša nego dobra. Obrazi su potonuli, usne su se podigle, oči su bile povučene prema dolje.
"Da, to je neka vrsta težine", odgovorila je kada ju je princ upitao što osjeća.