Respira – l’aria intorno a te è circa il 78% di azoto, il 21% di ossigeno e l’1% di argon. Durante la tua vita, inalerai ed esalerai questa miscela vitale 672.768.000 volte. Dai un grande abbraccio all’aria che ti circonda.
Ma ti sei mai chiesto se si può respirare liquido? Le storie di fantascienza hanno ripetutamente ritratto questa possibilità, soprattutto nel film d’azione sulle profondità marine The Abyss di James Cameron. Si può davvero fare?
In effetti, si può, e l’ha già fatto.
Prima di chiarire come, può aiutare a capire perché non possiamo respirare, per esempio, acqua o latte. Ha meno a che fare con le differenze fisiche tra queste sostanze e l’aria, e molto di più con il fatto che non contengono abbastanza ossigeno disciolto. I nostri polmoni funzionano estraendo ossigeno dall’aria, e non possono estrarne abbastanza dalla maggior parte dei liquidi perché la maggior parte dei liquidi semplicemente non ne contiene molto. Ce ne sono alcuni, tuttavia, che assorbono l’ossigeno come una spugna…
La ricerca sulla respirazione liquida risale ai primi anni del 1900, ma ha davvero preso il via con la prima sintesi dei perfluorocarburi (PFC) durante il Progetto Manhattan negli anni ’40. Gli scienziati erano alla ricerca di sostanze che resistessero all’attacco dei composti reattivi dell’uranio, quando si imbatterono nei PFC. Questi composti, composti solo da carbonio e fluoro, sono inerti, incolori e inodori, senza apparenti effetti negativi sul corpo umano. Inoltre, sono estremamente solubili nei gas disciolti, capaci di assorbire più ossigeno e anidride carbonica del sangue.
Questo ha portato gli scienziati a chiedersi se gli animali potessero respirare i PFC. In uno dei primi studi che hanno cercato di soddisfare questa curiosità, i ricercatori hanno immerso topi e gatti in un PFC, scoprendo che hanno respirato bene per settimane. Tuttavia, gli animali hanno subito danni polmonari dall’esposizione a lungo termine, forse perché l’eliminazione dell’anidride carbonica era compromessa – gli animali non potevano espirare in modo efficace. Studi successivi hanno scoperto che la ventilazione meccanica era necessaria per risolvere questi effetti negativi. Essenzialmente, una macchina era necessaria per inalare ed esalare il liquido più denso per i polmoni in modo che l’anidride carbonica fosse rimossa in modo tempestivo.
Apprendendo le lezioni dai precedenti studi sugli animali, nel 1989, i medici della Temple University School of Medicine si chiesero se la respirazione liquida potesse aiutare i bambini pre-termine che soffrivano di gravi difficoltà respiratorie per i quali tutti gli altri trattamenti avevano fallito. Hanno riempito parzialmente i polmoni di tre soggetti con PFC, notando alcuni miglioramenti nelle condizioni dei bambini. Tuttavia, tutti e tre alla fine morirono.
Sette anni dopo, un altro team che utilizzava tecniche raffinate di respirazione liquida provò la ventilazione liquida con PFC su 13 bambini prematuri che soffrivano di gravi difficoltà respiratorie e che non si pensava potessero sopravvivere. La respirazione liquida ha prodotto un miglioramento per la maggior parte dei bambini, potenzialmente stabilizzando gli alveoli e riducendo la tensione superficiale all’interno dei polmoni nascenti. Più semplicemente, i polmoni dei primi non erano pronti per un ambiente gassoso, e il PFC ha fornito un ponte nutriente tra il liquido amniotico nell’utero e l’aria esterna. Incredibilmente, otto dei neonati sono sopravvissuti al follow-up di quattro mesi.
La ventilazione liquida è stata tentata con successo anche su adulti criticamente malati con disturbi polmonari.
Ora che si sa che gli esseri umani possono respirare PFC, la domanda ovvia è perché dovremmo volerlo fare? Oltre a stabilizzare i polmoni dei neonati, i test medici non hanno rivelato alcun chiaro beneficio. Ipoteticamente, la respirazione liquida potrebbe impedire ai subacquei profondi di soccombere alle “curve” e proteggere gli astronauti dalle forze G che danneggiano i polmoni, ma i PFC sono inadatti per entrambe le applicazioni, quindi un nuovo mezzo liquido dovrà essere inventato prima. Saranno necessari anche dei ventilatori meccanici su misura per ciclare il fluido per un corretto scambio di ossigeno e anidride carbonica.
In breve, respirare liquidi è possibile, ma non tentate di farlo per impressionare gli ospiti alla vostra prossima cena.