Wdychaj to – powietrze wokół ciebie składa się w przybliżeniu z 78% azotu, 21% tlenu i 1% argonu. W ciągu swojego życia będziesz wdychał i wydychał tę życiodajną mieszankę 672 768 000 razy. Uściskaj powietrze wokół siebie.
Ale czy kiedykolwiek zastanawiałeś się, czy możesz oddychać cieczą? Historie science-fiction wielokrotnie przedstawiały taką możliwość, najbardziej znaną w filmie Jamesa Camerona „Otchłań”. Czy rzeczywiście można to zrobić?
W rzeczywistości można, i to już się stało.
Zanim wyjaśnimy jak, może pomóc zrozumieć, dlaczego nie możemy oddychać, powiedzmy, wodą lub mlekiem. Ma to mniej wspólnego z fizycznymi różnicami pomiędzy tymi substancjami a powietrzem, a o wiele więcej z faktem, że nie zawierają one wystarczającej ilości rozpuszczonego tlenu. Nasze płuca działają poprzez pobieranie tlenu z powietrza, a nie mogą go pobrać z większości płynów, ponieważ większość płynów po prostu nie zawiera go zbyt wiele. Istnieją jednak takie, które wchłaniają tlen jak gąbka…
Badania nad oddychaniem płynami sięgają wczesnych lat 1900, ale naprawdę wskoczyły na wysokie obroty wraz z pierwszą syntezą perfluorowęglowodorów (PFC) podczas Projektu Manhattan w latach 1940. Naukowcy poszukiwali substancji odpornych na atak reaktywnych związków uranu, kiedy natknęli się na PFC. Związki te, składające się wyłącznie z węgla i fluoru, są obojętne, bezbarwne i bezwonne, bez widocznych złych skutków dla organizmu ludzkiego. Co więcej, są one niezwykle rozpuszczalne w rozpuszczonych gazach, zdolne do przyjmowania większej ilości tlenu i dwutlenku węgla niż krew.
To skłoniło naukowców do zastanowienia się, czy zwierzęta mogą oddychać PFC. W jednym z pierwszych badań mających na celu zaspokojenie tej ciekawości, naukowcy zanurzyli myszy i koty w PFC, stwierdzając, że oddychały one dobrze przez kilka tygodni. Jednak w wyniku długotrwałej ekspozycji zwierzęta doznały uszkodzeń płuc, być może z powodu upośledzonej eliminacji dwutlenku węgla – zwierzęta nie mogły wydychać go tak skutecznie. Kolejne badania wykazały, że do usunięcia tych złych skutków konieczna była mechaniczna wentylacja. Zasadniczo, maszyna była potrzebna do wdychania i wydychania gęstszego płynu do płuc, więc dwutlenek węgla został usunięty w odpowiednim czasie.
Uczący się lekcji z wcześniejszych prób na zwierzętach, w 1989 roku, lekarze z Temple University School of Medicine zastanawiali się, czy oddychanie płynem może pomóc wcześniakom cierpiącym na poważne zaburzenia oddychania, dla których wszystkie inne metody leczenia zawiodły. Częściowo wypełnili płuca trzech osób PFC, odnotowując pewną poprawę stanu dzieci. Wszystkie trzy jednak ostatecznie zmarły.
Siedem lat później inny zespół, stosujący udoskonalone techniki oddychania cieczą, wypróbował wentylację cieczą PFC na 13 wcześniakach cierpiących na ciężką niewydolność oddechową, u których nie spodziewano się przeżycia. Oddychanie płynem spowodowało poprawę u większości niemowląt, potencjalnie poprzez stabilizację pęcherzyków płucnych i zmniejszenie napięcia powierzchniowego w powstających płucach. Mówiąc prościej, płuca wcześniaków nie były gotowe na środowisko gazowe, a PFC stanowiło pielęgnacyjny pomost pomiędzy płynem owodniowym w łonie matki a powietrzem na zewnątrz. Niewiarygodnie, osiem z tych niemowląt przeżyło po czterech miesiącach obserwacji.
Wentylacja cieczą była również z powodzeniem stosowana u krytycznie chorych dorosłych z zaburzeniami płuc.
Teraz, gdy wiadomo, że ludzie mogą oddychać PFC, nasuwa się oczywiste pytanie, dlaczego mielibyśmy tego chcieć? Poza ustabilizowaniem płuc noworodków, badania medyczne nie wykazały żadnych wyraźnych korzyści. Hipotetycznie, oddychanie cieczą mogłoby zapobiegać głębokim nurkom przed zapadaniem na „zakręty” i chronić astronautów przed siłami grawitacyjnymi uszkadzającymi płuca, ale PFC nie nadają się do obu tych zastosowań, więc najpierw trzeba będzie wynaleźć nowy płynny środek. Specjalnie dopasowane mechaniczne respiratory będą również wymagane do cyklowania płynu dla właściwej wymiany tlenu i dwutlenku węgla.
W skrócie, oddychanie płynem jest możliwe, ale nie próbuj tego, aby zaimponować gościom na następnym przyjęciu.