Adem het in – de lucht om je heen bestaat voor 78% uit stikstof, 21% uit zuurstof en 1% uit argon. Tijdens uw leven zult u dit levensgevende mengsel 672.768.000 keer inademen en uitademen. Geef de lucht om je heen een dikke knuffel.
Maar heb je je ooit afgevraagd of je vloeibaar kunt ademen? Sci-Fi verhalen hebben deze mogelijkheid herhaaldelijk geportretteerd, het meest beroemd in James Cameron’s diepzee actie flick The Abyss. Kan het echt?
In feite kan het, en het is al gedaan.
Voordat we uitleggen hoe, kan het helpen om te begrijpen waarom we niet kunnen ademen in, laten we zeggen, water of melk. Het heeft minder te maken met de fysische verschillen tussen die stoffen en lucht, maar veel meer met het feit dat ze niet genoeg opgeloste zuurstof bevatten. Onze longen halen zuurstof uit de lucht, en kunnen dat niet uit de meeste vloeistoffen, omdat die gewoon niet veel bevatten. Er zijn er echter die zuurstof opnemen als een spons…
Onderzoek naar vloeibare ademhaling dateert van begin 1900, maar het kwam pas echt op gang met de eerste synthese van perfluorkoolwaterstoffen (PFK’s) tijdens het Manhattan Project in de jaren ’40 van de vorige eeuw. Wetenschappers waren op zoek naar stoffen die bestand waren tegen de aanval van reactieve uraniumverbindingen, toen zij op PFK’s stuitten. Deze verbindingen, die uitsluitend uit koolstof en fluor bestaan, zijn inert, kleurloos en reukloos, en hebben geen duidelijke schadelijke effecten op het menselijk lichaam. Wat meer is, zijn zij uiterst oplosbaar in opgeloste gassen, in staat om meer zuurstof en kooldioxide op te nemen dan bloed.
Dit deed wetenschappers zich afvragen of dieren PFC’s konden ademen. In een van de vroegste studies om deze nieuwsgierigheid te bevredigen, dompelden onderzoekers muizen en katten onder in een PFC, waarbij ze ontdekten dat ze wekenlang prima ademhaalden. De dieren liepen echter longschade op door de langdurige blootstelling, misschien omdat de kooldioxide-afvoer was verstoord – de dieren konden niet meer zo effectief uitademen. Latere studies wezen uit dat mechanische beademing nodig was om deze schadelijke effecten te verhelpen. In wezen was een machine nodig om de dichtere vloeistof voor de longen in te ademen en uit te ademen, zodat kooldioxide tijdig werd verwijderd.
Lering trekkend uit eerdere dierproeven, vroegen artsen van de Temple University School of Medicine zich in 1989 af of vloeibare ademhaling te vroeg geboren baby’s kon helpen die leden aan ernstige ademnood en voor wie alle andere behandelingen hadden gefaald. Zij vulden de longen van drie proefpersonen gedeeltelijk met PFC en merkten enige verbetering in de toestand van de baby’s. Alle drie overleden ze uiteindelijk.
Even jaar later probeerde een ander team met verfijnde technieken voor vloeistofbeademing PFC-vloeistofbeademing uit op 13 premature baby’s die leden aan ernstige ademnood en die naar verwachting niet zouden overleven. Vloeibare ademhaling resulteerde in een verbetering voor een meerderheid van de baby’s, mogelijk door het stabiliseren van alveoli en het verminderen van oppervlaktespanning binnen de ontluikende longen. Eenvoudiger gezegd: de longen van de premies waren nog niet klaar voor een gasomgeving, en PFC zorgde voor een verzorgende brug tussen vruchtwater in de baarmoeder en buitenlucht. Ongelooflijk genoeg overleefden acht van de baby’s na vier maanden nog.
Vloeibare beademing is ook met succes geprobeerd bij ernstig zieke volwassenen met longaandoeningen.
Nu bekend is dat mensen PFC’s kunnen inademen, is de voor de hand liggende vraag waarom we dat zouden willen? Behalve het stabiliseren van de longen van pasgeborenen, hebben medische proeven geen duidelijke voordelen opgeleverd. Hypothetisch zou het beademen met vloeistof kunnen voorkomen dat diepduikers bezwijken aan “de bochten” en astronauten kunnen beschermen tegen G-krachten die de longen beschadigen, maar PFK’s zijn voor beide toepassingen ongeschikt, zodat er eerst een nieuw vloeibaar medium moet worden uitgevonden. Specifiek op maat gemaakte mechanische ventilatoren zullen ook nodig zijn om de vloeistof te laten circuleren voor de juiste uitwisseling van zuurstof en kooldioxide.
Kortom, vloeibaar ademen is mogelijk, maar probeer het niet om indruk te maken op de gasten bij uw volgende etentje.