Dýchejte – vzduch kolem vás obsahuje zhruba 78 % dusíku, 21 % kyslíku a 1 % argonu. Během svého života tuto životodárnou směs vdechnete a vydechnete 672 768 000krát. Obejměte vzduch kolem sebe.
Ale přemýšleli jste někdy o tom, zda můžete dýchat kapalinu? Sci-fi příběhy tuto možnost opakovaně zobrazují, nejznámější je akční hlubokomořský snímek Jamese Camerona Propast. Je to skutečně možné?
V podstatě ano, a už se to stalo.
Než si objasníme jak, možná nám pomůže pochopit, proč nemůžeme dýchat například vodu nebo mléko. Má to méně co do činění s fyzikálními rozdíly mezi těmito látkami a vzduchem a mnohem více s tím, že neobsahují dostatek rozpuštěného kyslíku. Naše plíce fungují tak, že získávají kyslík ze vzduchu, a z většiny tekutin ho nedokážou získat dostatek, protože většina tekutin ho prostě neobsahuje příliš mnoho. Existují však takové, které nasávají kyslík jako houba…
Výzkum dýchání kapalin se datuje od počátku 20. století, ale skutečně se rozběhl až s první syntézou perfluorouhlovodíků (PFC) během projektu Manhattan ve 40. letech 20. století. Vědci hledali látky, které by odolávaly útokům reaktivních sloučenin uranu, když narazili na PFC. Tyto sloučeniny, tvořené pouze uhlíkem a fluorem, jsou inertní, bezbarvé a bez zápachu, bez zjevných škodlivých účinků na lidský organismus. Navíc jsou extrémně rozpustné v rozpuštěných plynech a jsou schopny přijímat více kyslíku a oxidu uhličitého než krev.
To vědce přimělo k zamyšlení, zda by zvířata mohla dýchat PFC. V jedné z prvních studií, která se snažila tuto zvědavost ukojit, vědci ponořili myši a kočky do PFC a zjistili, že dýchají bez problémů po celé týdny. Dlouhodobá expozice však zvířatům poškodila plíce, možná proto, že bylo narušeno vylučování oxidu uhličitého – zvířata nemohla tak účinně vydechovat. Následné studie zjistily, že k odstranění těchto neblahých účinků byla nutná mechanická ventilace. V podstatě bylo zapotřebí přístroje, který by vdechoval a vydechoval hustší tekutinu pro plíce tak, aby byl oxid uhličitý včas odstraněn.
Poučeni z dřívějších pokusů na zvířatech se lékaři na Temple University School of Medicine v roce 1989 zajímali o to, zda by dýchání tekutinou mohlo pomoci předčasně narozeným dětem trpícím těžkou dechovou tísní, u nichž všechny ostatní léčebné postupy selhaly. Částečně naplnili plíce tří subjektů PFC a zaznamenali určité zlepšení stavu dětí. Všichni tři však nakonec zemřeli.
O sedm let později vyzkoušel jiný tým, který používal zdokonalené techniky dýchání kapalinou, ventilaci kapalinou PFC na 13 předčasně narozených dětech trpících těžkou dechovou tísní, u nichž se nepředpokládalo, že přežijí. Kapalinové dýchání vedlo ke zlepšení u většiny kojenců, potenciálně díky stabilizaci alveolů a snížení povrchového napětí ve vznikajících plicích. Jednodušeji řečeno, plíce nedonošených dětí nebyly připraveny na plynné prostředí a PFC poskytl pečující most mezi plodovou vodou v děloze a vnějším vzduchem. Je neuvěřitelné, že osm z těchto novorozenců přežilo po čtyřech měsících sledování.
Ventilace kapalinou byla úspěšně vyzkoušena také u kriticky nemocných dospělých s plicními poruchami.
Když už víme, že lidé mohou dýchat PFC, nabízí se samozřejmě otázka, proč bychom to chtěli? Kromě stabilizace plic novorozenců nepřinesly lékařské pokusy žádné jasné výhody. Hypoteticky by dýchání kapalin mohlo zabránit tomu, aby potápěči v hloubkách podlehli „záklonu“, a chránit astronauty před G-silou poškozující plíce, ale PFC jsou pro obě tyto aplikace nevhodné, takže bude třeba nejprve vynalézt nové kapalné médium. Pro správnou výměnu kyslíku a oxidu uhličitého bude také zapotřebí speciálně upravených mechanických ventilátorů, které budou zajišťovat cyklování kapaliny.
Krátce řečeno, dýchání kapaliny je možné, ale nepokoušejte se o to, abyste udělali dojem na hosty na své příští večeři.