"Tečno disanje" je za sada pogodno samo za pse. Udišite tečnost: Ruski naučnici su fikciju pretvorili u stvarnost

Naučno istraživanje ne staju ni na dan, napredak ide dalje, dajući čovječanstvu sve više i više novih otkrića. Stotine naučnika i njihovih asistenata rade na polju proučavanja živih bića i sinteze neobičnih supstanci. Čitava odjeljenja eksperimentišu, testiraju razne teorije, a otkrića ponekad zadivljuju maštu – uostalom, ono o čemu se samo sanjalo može postati stvarnost. Razvijaju ideje, a pitanja o zamrzavanju osobe u kriokomori s naknadnim odmrzavanjem za jedan vek ili o sposobnosti udisanja tečnosti za njih nisu samo fantastična priča. Njihov naporan rad može ostvariti ove fantazije.

Naučnici su dugo bili zabrinuti zbog pitanja: može li osoba udisati tečnost?

Da li je osobi potrebno tečno disanje

Ne štedite snage, nemate vremena, ne gotovina za takva istraživanja. A jedno od ovih pitanja koja decenijama muče najprosvećenije umove je sledeće - da li je moguće disanje tečnosti za čoveka? Hoće li pluća moći apsorbirati kisik ne iz posebne tekućine? Za one koji sumnjaju u stvarnu potrebu za ovom vrstom disanja možemo dati najmanje 3 obećavajućim pravcima gde će služiti osobi u dobru korist. Ako, naravno, to mogu implementirati.

• Prvi pravac je zaron velike dubine. Kao što znate, prilikom ronjenja ronilac doživljava djelovanje pritiska vodena sredinašto je 800 puta gušće od vazduha. I povećava se za 1 atmosferu na svakih 10 metara dubine. Tako naglo povećanje tlaka ispunjeno je vrlo neugodnim učinkom - plinovi otopljeni u krvi počinju ključati u obliku mjehurića. Ovaj fenomen se naziva "kesonska bolest", često pogađa one koji su aktivno uključeni. Također, pri plivanju u dubokim vodama postoji opasnost od trovanja kisikom ili dušikom, jer u takvim uvjetima ovi plinovi koji su nam vitalni postaju vrlo toksični. Kako bi se nekako izborili s tim, koriste ili posebne mješavine za disanje ili kruta svemirska odijela koja u sebi održavaju pritisak od 1 atmosfere. Ali kada bi tečno disanje bilo moguće, to bi postalo treće, najlakše rješenje problema, jer respiratorna tekućina ne zasićuje tijelo dušikom i inertnim plinovima i nema potrebe za dugom dekompresijom.
• Drugi način primjene je lijek. Upotreba tečnosti za disanje u njemu mogla bi spasiti živote prijevremeno rođenih beba, jer su im bronhi nedovoljno razvijeni i ventilatori ih lako mogu oštetiti. Kao što znate, u maternici su pluća embrija ispunjena tečnošću i do trenutka rođenja akumulira plućni surfaktant - mješavinu tvari koja ne dozvoljava tkivima da se drže zajedno pri udisanju zraka. Ali s ranim rođenjem, disanje zahtijeva previše snage od bebe i to može biti fatalno.

Povijest ima presedan za korištenje totalne ventilacije tekućinom, a datira još od 1989. godine. Primijenio ga je T. Shaffer, koji je radio kao pedijatar na Univerzitetu Temple (SAD), spašavajući prijevremeno rođene bebe od smrti. Nažalost, pokušaj je bio neuspješan, tri mala pacijenta nisu preživjela, ali vrijedi napomenuti da su smrti uzrokovane drugim uzrocima, a ne samom metodom disanja tekućinom.

Od tada se potpuno ventilirana ljudska pluća nisu usuđivala, ali 90-ih su pacijenti s teškom upalom bili podvrgnuti djelomičnoj tečnoj ventilaciji. U ovom slučaju, pluća su samo djelimično ispunjena. Nažalost, efikasnost metode je bila kontroverzna, jer je konvencionalna ventilacija radila jednako dobro.

• Primjena u astronautici. Sa trenutnim nivoom tehnologije, astronaut doživljava g-sile do 10 g tokom leta. Nakon ovog praga nemoguće je održati ne samo radnu sposobnost, već i svijest. Da, i opterećenje na tijelu je neravnomjerno, a duž uporišta, što se može isključiti kada je uronjeno u tekućinu, pritisak će se širiti jednako na sve točke tijela. Ovaj princip je u osnovi dizajna krutog svemirskog odijela Libelle, napunjenog vodom i koji omogućava povećanje granice na 15-20 g, pa čak i tada zbog ograničenja gustine ljudskih tkiva. A ako astronaut nije samo uronjen u tekućinu, već su mu i pluća napunjena njome, tada će moći lako izdržati ekstremna preopterećenja daleko iznad granice od 20 g. Ne beskonačan, naravno, ali će prag biti veoma visok ako je ispunjen jedan uslov - tečnost u plućima i oko tela mora biti jednaka gustini vode.

Nastanak i razvoj tečnog disanja

Prvi eksperimenti datiraju iz 60-ih godina prošlog veka. Budite prvi koji će iskusiti novu tehnologiju tečno disanje laboratorijski miševi i pacovi prisiljeni da udišu ne zrak, već fiziološki rastvor, koji je bio pod pritiskom od 160 atmosfera. I disali su! Ali postojao je problem koji ih je spriječio da dugo prežive u takvom okruženju - tekućina nije dopuštala uklanjanje ugljičnog dioksida.

Ali eksperimenti se tu nisu zaustavili. Nadalje, počela su istraživanja organskih tvari čiji su atomi vodika zamijenjeni atomima fluora - takozvani perfluorougljikohidrati. Rezultati su bili mnogo bolji od onih kod drevne i primitivne tečnosti, jer je perfluorougljenik inertan, ne apsorbuje ga tijelo i savršeno otapa kisik i vodonik. Ali to je bilo daleko od savršenstva i istraživanja u ovom pravcu su se nastavila.

Sada je najbolje dostignuće u ovoj oblasti perflubron (komercijalni naziv - "Liquivent"). Svojstva ove tečnosti su neverovatna:

1. Alveole se bolje otvaraju kada ova tečnost uđe u pluća i razmjena gasova se poboljšava.
2. Ova tečnost može da nosi 2 puta više kiseonika u odnosu na vazduh.
3. Niska tačka ključanja omogućava da se ukloni iz pluća isparavanjem.

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

Ali zašto ne možemo da udišemo tečnost? Sve zbog ugljičnog dioksida koji se vrlo slabo uklanja u tečnom mediju. Osoba od 70 kg mora provući kroz sebe 5 litara mješavine svake minute, i to u mirnom stanju. Stoga, iako su naša pluća tehnički sposobna da izvlače kisik iz tekućina, ona su preslaba. Dakle, ostaje se nadati budućim istraživanjima.

voda kao vazduh

Kako bi konačno s ponosom objavili svijetu - "Sada čovjek može disati pod vodom!" - naučnici su ponekad razvijali neverovatne uređaje. Tako su 1976. godine biohemičari iz Amerike stvorili čudesni uređaj sposoban da regeneriše kiseonik iz vode i pruži ga roniocu. Uz dovoljan kapacitet baterije, ronilac bi mogao ostati i disati na dubini gotovo neograničeno.

Sve je počelo činjenicom da su naučnici započeli istraživanje zasnovano na činjenici da hemoglobin podjednako dobro isporučuje vazduh i iz škrga i iz pluća. Koristili su sopstvenu vensku krv pomešanu sa poliuretanom – bila je uronjena u vodu i ta tečnost je apsorbovala kiseonik koji se izdašno rastvara u vodi. Nadalje, krv je zamijenjena posebnim materijalom, a kao rezultat toga, dobiven je uređaj koji je djelovao kao uobičajene škrge bilo koje ribe. Sudbina izuma je sljedeća: kupila ga je određena kompanija, potrošivši na njega milion dolara, i od tada se ništa nije čulo o uređaju. I, naravno, nije izašao u prodaju.

Ali ovo nije glavni cilj naučnici. Njihov san nije uređaj za disanje, oni žele da nauče osobu da udiše tečnost. A pokušaji da se ovaj san ostvari do sada nisu napušteni. Tako je jedan od istraživačkih instituta u Rusiji, na primjer, proveo testove tečnog disanja na dobrovoljcu s urođenom patologijom - odsustvom larinksa. A to je značilo da jednostavno nije imao reakciju tijela na tekućinu, u kojoj je i najmanja kap vode na bronhima praćena kompresijom ždrijelnog prstena i gušenjem. Kako jednostavno nije imao ovaj mišić, eksperiment je bio uspješan. U pluća mu je sipana tečnost koju je uz pomoć trbušnih pokreta mešao tokom eksperimenta, nakon čega je mirno i sigurno ispumpana. Karakteristično je da je sastav soli tečnosti odgovarao sastavu soli krvi. Ovo se može smatrati uspjehom, a naučnici tvrde da će uskoro pronaći metodu tečnog disanja koja je dostupna ljudima bez patologija.

Dakle, mit ili stvarnost?

Uprkos tvrdoglavosti čovjeka koji strastveno želi sve pobijediti moguća okruženja staništa, priroda ipak sama odlučuje gdje će živjeti. Avaj, koliko god vremena bilo potrošeno na istraživanje, koliko god miliona potrošeno, malo je vjerovatno da je čovjeku predodređeno da diše pod vodom kao i na kopnu. ljudi i život marinca Naravno, oni imaju mnogo toga zajedničkog, ali ima još mnogo više razlika. Čovjek vodozemac ne bi izdržao uslove okeana, a da je uspio da se prilagodi, tada bi mu put do kopna bio zatvoren. I kao i kod ronilaca, amfibije bi na plažu išle u vodenim odijelima. I stoga, bez obzira što kažu entuzijasti, presuda naučnika je i dalje čvrsta i razočaravajuća - dug život osobe pod vodom je nemoguć, nerazumno je ići protiv majke prirode u tom pogledu, a svi pokušaji tečnog disanja su osuđeni na propast. do neuspjeha.

Ali ne očajavajte. Iako dno mora nikada neće postati naš dom, imamo sve mehanizme tijela i tehničke mogućnosti da na njemu budemo česti gosti. Dakle, vredi li biti tužan? Uostalom, te sredine je čovjek već u određenoj mjeri osvojio, a sada su pred njim ponori svemira.

I za sada možemo sa sigurnošću reći da će nam dubine okeana biti odlično radno mjesto. Ali upornost može dovesti do vrlo tanke linije pravog disanja pod vodom, samo treba raditi na rješavanju ovog problema. A kakav će biti odgovor na pitanje da li promijeniti kopnenu civilizaciju u podvodnu, zavisi samo od same osobe.

Ruska fondacija za napredne studije testira tehnologiju tečnog disanja za ronioce na psima, kaže Vitalij Davidov, šef Fondacije.

“U jednoj od njegovih laboratorija u toku je rad na disanju tečnosti. Dok se eksperimenti provode na psima. Kod nas je crveni jazavčar bio uronjen u veliku tikvicu s vodom, licem prema dolje. Čini se, zašto se ismijavati životinji, sada će se ugušiti. An no. Sedela je pod vodom 15 minuta. Rekord je 30 minuta. Nevjerovatno. Ispostavilo se da su pluća psa bila ispunjena oksigeniranom tečnošću, što joj je omogućilo da diše pod vodom. Kad su je izvukli, bila je malo letargična - kažu, zbog hipotermije (a mislim ko voli da se mota pod vodom u tegli pred svima), ali se nakon par minuta smirila. Uskoro će se provoditi eksperimenti na ljudima “, rekao je Igor Chernyak, dopisnik RG.

“Sve je izgledalo kao fantastična priča. poznati film"Abys", gdje se osoba mogla spustiti na veliku dubinu u svemirskom odijelu, čiji je šlem bio napunjen tečnošću. Podmorničar je disao s njim. Sada to više nije fantazija”, piše on.

Prema dopisniku, "tehnologija tečnog disanja uključuje punjenje pluća posebnom tekućinom zasićenom kisikom, koja prodire u krv."

“Fondacija za napredna istraživanja odobrila je realizaciju jedinstvenog projekta, posao izvodi Istraživački institut medicine rada. Planirano je da se napravi specijalno odijelo koje će biti korisno ne samo za podmorničare, već i za pilote, kao i za astronaute”, kaže on.

Davidov je dopisniku rekao da je stvorena posebna kapsula za pse, koja je uronjena u hidro komoru sa visok krvni pritisak. "Na ovog trenutka psi mogu disati bez zdravstvenih posljedica više od pola sata na dubini do 500 metara. "Svi test psi su preživjeli i osjećaju se dobro nakon dužeg tečnog disanja", rekao je čelnik Fondacije.

Dalje, novine pišu: „Malo ljudi zna da su eksperimenti tečnog disanja na ljudima već sprovedeni u našoj zemlji. Dao neverovatne rezultate. Akvanauti su udisali tečnost na dubini od pola kilometra ili više. Samo ljudi o svojim herojima nisu znali.

1980-ih godina SSSR je razvio i počeo provoditi ozbiljan program spašavanja ljudi na dubini.

Dizajnirao i čak naručio specijalno spašavanje podmornice. Proučavane su mogućnosti ljudske adaptacije na dubine od stotine metara. Štoviše, akvanaut je trebao biti na takvoj dubini ne u teškom ronilačkom odijelu, već u laganom izolovanom mokrom odijelu sa ronilačkom opremom iza leđa, njegove pokrete ništa nije sputavalo.

Ukoliko ljudsko tijelo sastoji se gotovo u potpunosti od vode, tada strašni pritisak na dubini nije opasan za njega sam po sebi. Tijelo treba jednostavno pripremiti za to povećanjem tlaka u tlačnoj komori na potrebnu vrijednost. glavni problem u drugačijem. Kako disati pod pritiskom od desetine atmosfera? Svježi zrak postaje otrov za tijelo. Mora se razblažiti u posebno pripremljenim gasnim mešavinama, obično azot-helijum-kiseonik.

Njihov recept - proporcije raznih gasova - je najveći velika tajna u svim zemljama u kojima su slične studije u toku. Ali za veoma velika dubina a mješavine helijuma ne štede. Pluća moraju biti napunjena tečnošću kako ne bi pukla. Šta je tečnost koja, jednom u plućima, ne dovodi do gušenja, već prenosi kiseonik kroz alveole u telo - tajna od tajni.

Zato se sav rad sa akvanautima u SSSR-u, a potom i u Rusiji, odvijao pod nazivom "strogo poverljivo".

Ipak, postoje prilično pouzdani podaci da je kasnih 1980-ih u Crnom moru postojala dubokovodna vodena stanica u kojoj su živjeli i radili probni podmornici. Izlazili su na more, obučeni samo u mokra odijela, sa ronilačkom opremom na leđima i radili na dubinama od 300 do 500 metara. U njihova pluća je pod pritiskom dovedena posebna mješavina plina.

Pretpostavljalo se da će, ako je podmornica u nevolji i potonula na dno, na nju biti poslana spasilačka podmornica. Akvanauti će biti unaprijed pripremljeni za rad na odgovarajućoj dubini.

Najteže je izdržati punjenje pluća tekućinom i jednostavno ne umreti od straha.

A kada se spasilačka podmornica približi mjestu katastrofe, ronioci u lakoj opremi izaći će u okean, pregledati hitni čamac i pomoći u evakuaciji posade uz pomoć specijalnih dubokomorskih podmornica.

Te radove nije bilo moguće završiti zbog raspada SSSR-a. Međutim, oni koji su radili na dubini ipak su uspjeli biti nagrađeni zvijezdama Heroja Sovjetskog Saveza.

Ovo je vjerovatno kliše u naučnoj fantastici: određena viskozna supstanca vrlo brzo ulazi u odijelo ili kapsulu, i protagonista iznenada sam otkriva kako brzo gubi ostatak zraka iz vlastitih pluća, a unutrašnjost mu je ispunjena neobičnom tečnošću nijanse od limfe do krvi. Na kraju se čak i uspaniči, ali otpije nekoliko instinktivnih gutljaja, odnosno uzdahne, i iznenađeno otkrije da može udisati ovu egzotičnu mješavinu kao da udiše običan zrak.

Jesmo li tako daleko od realizacije ideje o tečnom disanju? Da li je moguće udisati tečnu smjesu i postoji li stvarna potreba za tim? Postoje tri obećavajuća načina za korištenje ove tehnologije: medicina, ronjenje na velike dubine i astronautika.

Pritisak na tijelo ronioca raste sa svakih deset metara za jednu atmosferu. Zbog naglog pada tlaka može početi dekompresijska bolest, s čijim manifestacijama plinovi otopljeni u krvi počinju ključati s mjehurićima. Također na visokog pritiska moguće trovanje kiseonikom i narkotičkim dušikom. Sve se to bori upotrebom posebnih respiratornih smjesa, ali one ne daju nikakva jamstva, već samo smanjuju vjerojatnost neugodnih posljedica. Naravno, možete koristiti ronilačka odijela koja održavaju pritisak na tijelo ronioca i njegovu disajnu mješavinu do točno jedne atmosfere, ali ona su, pak, velika, glomazna, otežavaju kretanje, a i vrlo skupa.

Tečno disanje moglo bi pružiti treće rješenje za ovaj problem uz zadržavanje mobilnosti elastičnih mokrih odijela i niskog rizika od krutih odijela. Tečnost za disanje, za razliku od skupih smeša za disanje, ne zasićuje telo helijumom ili azotom, tako da takođe nema potrebe za sporom dekompresijom kako bi se izbegla dekompresijska bolest.

U medicini se tečno disanje može koristiti u liječenju prijevremeno rođenih beba kako bi se izbjeglo oštećenje nerazvijenih bronhija pluća pritiskom, zapreminom i koncentracijom kisika u zraku ventilatora. Odabir i testiranje različitih mješavina kako bi se osiguralo preživljavanje prijevremenog fetusa počelo je već 90-ih godina. Moguća je upotreba tečne mješavine sa potpunim zaustavljanjima ili djelomičnim respiratornim insuficijencijama.

Let u svemir je povezan s velikim preopterećenjima, a tekućine ravnomjerno raspoređuju pritisak. Ako je osoba uronjena u tekućinu, tada će tokom preopterećenja pritisak ići na cijelo njegovo tijelo, a ne na određene oslonce (naslone stolice, sigurnosni pojasevi). Ovaj princip je korišten za kreiranje Libelle g-odijela, koje je kruto svemirsko odijelo ispunjeno vodom, koje omogućava pilotu da ostane svjestan i efikasan čak i pri g-silama iznad 10 g.

Ova metoda je ograničena razlikom u gustoći između ljudskog tjelesnog tkiva i korištene imerzione tekućine, tako da je granica 15-20 g. Ali možete ići dalje i napuniti pluća tečnošću koja je po gustini bliska vodi. Astronaut potpuno uronjen u tečnost i tečnost koja diše će relativno malo osetiti efekat ekstremno visokih g-sila, budući da su sile u tečnosti raspoređene ravnomerno u svim pravcima, ali će efekat i dalje biti posledica različite gustine njegovog telesnog tkiva. . Granica će i dalje ostati, ali će biti visoka.

Prvi eksperimenti tečnog disanja izvedeni su 60-ih godina prošlog stoljeća na laboratorijskim miševima i pacovima, koji su bili prisiljeni da udišu fiziološki rastvor sa visokog sadržaja rastvorenog kiseonika. Ova primitivna mješavina je omogućila životinjama da prežive određeno vrijeme, ali nije mogla ukloniti ugljični dioksid, pa su pluća životinja nepopravljivo oštećena.

Kasnije se počelo raditi s perfluorougljicima i njihovi prvi rezultati su bili mnogo bolji. bolje rezultate eksperimenti s otopinom soli. Perfluorougljenici su organska materija, u kojoj su svi atomi vodika zamijenjeni atomima fluora. Perfluorougljični spojevi imaju sposobnost rastvaranja kisika i ugljičnog dioksida, vrlo su inertni, bezbojni, prozirni, ne mogu oštetiti plućno tkivo i organizam ih ne apsorbira.

Od tada su tečnosti za disanje poboljšane, a najnaprednije rješenje do sada se zove perflubron ili "Liquivent" (komercijalni naziv). Ova prozirna tekućina nalik na ulje, gustine dvostruko veće od vode, ima mnogo korisnih kvaliteta: može da nosi duplo više kiseonika od običnog vazduha niske temperature ključanje, dakle, nakon upotrebe, njegovo konačno uklanjanje iz pluća vrši se isparavanjem. Alveole se pod uticajem te tečnosti bolje otvaraju, a supstanca dobija pristup njihovom sadržaju, što poboljšava razmenu gasova.

Pluća se mogu potpuno napuniti tekućinom, što će zahtijevati membranski oksigenator, grijaći element i prisilnu ventilaciju. Ali unutra kliničku praksu najčešće to ne rade, već koriste tečno disanje u kombinaciji sa konvencionalnom gasnom ventilacijom, puneći pluća perflubronom samo djelomično, otprilike 40% ukupnog volumena.

Kadr iz filma The Abyss, 1989

Šta nas sprečava da koristimo tečno disanje? Tečnost za disanje je viskozna i slabo uklanja ugljični dioksid, pa će biti potrebna prisilna ventilacija pluća. Za uklanjanje ugljičnog dioksida iz obicna osoba težine 70 kilograma, bit će potreban protok od 5 litara u minuti ili više, a to je puno, s obzirom na visoku viskoznost tekućina. At fizička aktivnost količina potrebnog protoka će se samo povećati i malo je vjerovatno da će osoba moći premjestiti 10 litara tekućine u minuti. Naša pluća jednostavno nisu dizajnirana da udišu tečnost i nisu u stanju da sama pumpaju takve količine.

Upotreba pozitivne osobine tečnosti za disanje u avijaciji i astronautici mogu zauvek ostati san - tečnost u plućima za g-odelo mora da ima gustinu vode, a perflubron je duplo teži.

Da, naša pluća su tehnički sposobna da "dišu" određenu mješavinu bogatu kisikom, ali nažalost to možemo učiniti samo nekoliko minuta u ovom trenutku, jer naša pluća nisu dovoljno jaka da cirkulišu mješavinu za disanje u dužem vremenskom periodu . Situacija se može promijeniti u budućnosti, ostaje nam samo da svoje nade usmjerimo na istraživače u ovoj oblasti.

28. decembra 2017

Od kada je Fondacija za napredne studije (FPI) 2016. godine odobrila projekat tečnog disanja, javnost je bila veoma zainteresovana za njegov uspeh. Nedavna demonstracija mogućnosti ove tehnologije bukvalno je raznela internet. Na sastanku potpredsednika Vlade Dmitrija Rogozina i predsednika Srbije Aleksandra Vučića, jazavčar je uronjen na dva minuta u akvarijum sa specijalnom tečnošću zasićenom kiseonikom. Nakon zahvata, pas je, prema riječima potpredsjednika Vlade, živ i zdrav.

Meni osobno, naravno, nije jasno zašto gomile onih koji sažaljevaju psa na društvenim mrežama ne žure da zaštite, na primjer, miševe i zečeve, koji uglavnom umiru u grupama u institutima. I zanimljivo je, misle, na primjer, kraljica je također okrutna i bezdušna - donirao je više od jednog psa za dobrobit čovječanstva. I ovdje, a. Ok, ne pričamo o tome uopšte.

Šta je to bila tečnost? Može li se tečnost udisati? A kako stoje stvari u ovoj oblasti naučnog istraživanja?

Da bi bilo jasno zašto se otkriće naziva pravim probojom. Kasnih 80-ih godina razmatrano je tečno disanje naučna fantastika. Koristili su ga junaci filma američkog reditelja Džejmsa Kamerona "The Abyss". Čak se i na slici to zvalo eksperimentalni razvoj.

Odavno se pokušava naučiti ljude i životinje da udišu tečnost. Prvi eksperimenti 60-ih godina bili su neuspješni, eksperimentalni miševi nisu dugo živjeli. Kod ljudi je tehnika tečne ventilacije pluća testirana samo jednom u Sjedinjenim Državama, kako bi se spasile prijevremeno rođene bebe. Međutim, nijedna od tri bebe nije mogla biti reanimirana.

Tada se perftoran koristio za isporuku kisika u pluća, koristi se i kao zamjena za krv. Glavni problem je bio što se ova tečnost nije mogla dovoljno pročistiti. Ugljični dioksid je u njemu bio slabo otopljen, a za produženo disanje bila je potrebna prisilna ventilacija pluća. U mirovanju, čovjek prosječne građe prosječne visine morao je da prođe kroz sebe 5 litara tekućine u minuti, uz opterećenja - 10 litara u minuti. Pluća nisu prilagođena takvim opterećenjima. Naši istraživači su uspjeli riješiti ovaj problem.

Tečno disanje, tečna ventilacija pluća - disanje uz pomoć tečnosti koja dobro otapa kiseonik. Na ovog trenutka izvedeno je samo nekoliko eksperimenata takvih tehnologija.

Tečno disanje podrazumijeva punjenje pluća tekućinom, zasićenom otopljenim kisikom, koja prodire u krv. Najprikladnijim supstancama za ovu svrhu smatraju se jedinjenja perfluorougljika koja dobro otapaju kisik i ugljični dioksid, imaju nisku površinsku napetost, vrlo su inertna i ne metaboliziraju se u tijelu.

Djelomična tečna ventilacija pluća trenutno je pod kliničkim ispitivanjima za različite respiratorne poremećaje. Razvijeno je nekoliko metoda tekuće ventilacije pluća, uključujući ventilaciju pomoću para i aerosola perfluorougljika.

Potpuna tečna ventilacija pluća sastoji se u potpunom punjenju pluća tekućinom. Eksperimenti o potpunoj tečnoj ventilaciji pluća izvedeni su na životinjama 1970-ih i 1980-ih godina u SSSR-u i SAD-u. Na primjer, 1975. godine na Institutu za kardiovaskularnu hirurgiju. A. N. Bakuleva, profesor F. F. Beloyartsev, po prvi put u zemlji, izveo je rad na dugotrajnoj ekstrapulmonalnoj oksigenaciji pomoću fluorokarbonskih 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 pogodni za tečnu ventilaciju pluća imaju niz nedostataka koji značajno ograničavaju njihovu primjenu. Konkretno, nisu pronađene metode koje bi se mogle kontinuirano primjenjivati.

Pretpostavlja se da se tečno disanje može koristiti u dubokom morskom ronjenju, svemirskim letovima, kao jedno od sredstava u kompleksnoj terapiji određenih bolesti.

U Ruskoj Federaciji, Andrej Viktorovič Filipenko, naučnik, doktor, razvojnik tehnologije i pronalazač aparata za tečno disanje, bavi se eksperimentima i razvojem u oblasti tečnog disanja. Razvoj naučnika poznat je iu Rusiji iu inostranstvu. Filippenko je aktivni doktor medicine specijalista za disanje fluida, patofiziologiju pluća, restaurativne medicine, farmakološka ispitivanja i razvoj medicinskih uređaja. Napravio više od 20 naučnih i tehničkih izvještaja i objavio oko 30 naučni članci na ruskom i strana štampa. Govorio je na brojnim konferencijama o tečnom disanju i spašavanju podmornica, uključujući Rusiju, Njemačku, Belgiju, Švedsku, Veliku Britaniju i Španiju. Poseduje sertifikate o autorskim pravima za metod ultrazvučnog lociranja dekompresijskih mehurića gasa itd. 2014. godine Andrej Viktorovič Filipenko je potpisao ugovor sa Fondacijom za napredna istraživanja, sa kojom je rad trajao do 2016. godine.

"Naučnici su sintetizirali supstance koje ne postoje u prirodi - perfluorougljike, u kojima su intermolekularne sile toliko male da se smatraju nečim srednjim između tekućine i plina. Oni u sebi otapaju kisik 18-20 puta više od vode", kaže doktor medicinskih nauka Evgenij Mayevsky, profesor, šef Laboratorije za energiju bioloških sistema Instituta za teorijsku i eksperimentalnu biofiziku Ruske akademije nauka, jedan od kreatora perftorana, takozvane plave krvi. Radio je na medicinskoj primjeni perfluorougljika od 1979. godine.

At parcijalni pritisak Samo 2,3 mililitara kiseonika se rastvara u jednoj atmosferi u 100 mililitara vode. Pod istim uslovima, perfluorougljenici mogu sadržati do 50 mililitara kiseonika. To ih čini potencijalno prozračnim.

"Na primjer, kada zaronite na dubinu svakih 10 metara, pritisak se povećava za najmanje jednu atmosferu. Kao rezultat, grudni koš a pluća će se smanjiti do te mere da će postati nemoguće disati u gasovitoj sredini. A ako u plućima postoji tekućina koja nosi plin i koja je mnogo gušća od zraka, pa čak i vode, tada će moći funkcionirati. Kiseonik se može rastvoriti u perfluorougljenicima bez primesa azota, kojeg ima u izobilju u vazduhu i čije je otapanje u tkivima jedan od najznačajnijih uzroka dekompresijske bolesti pri izlasku iz dubine“, nastavlja Maevsky.

Kiseonik će ući u krv iz tečnosti koja ispunjava pluća. Također može otopiti ugljični dioksid koji se prenosi u krvi.

Riba savršeno savladava princip tečnog disanja. Njihove škrge prolaze kroz sebe ogromnu količinu vode, oduzimaju kisik koji je tu otopljen i daju ga krvi. Čovjek nema škrge, a sva izmjena plinova odvija se kroz pluća, čija je površina oko 45 puta veća od površine tijela. Da bismo provukli zrak kroz njih, udišemo i izdišemo. U tome nam pomažu respiratorni mišići. Budući da su perfluorougljici gušći od zraka, disanje na površini uz njihovu pomoć je vrlo problematično.

"Ovo je nauka i umjetnost odabira takvih perfluorougljenika kako bi olakšali rad respiratornih mišića i spriječili oštećenje pluća. Mnogo ovisi o trajanju procesa udisanja tekućine, da li se dešava nasilno ili spontano", zaključuje istraživač .

Međutim, ne postoje osnovne prepreke da osoba udiše tečnost. Jevgenij Majjevski veruje da će ruski naučnici doneti demonstriranu tehnologiju praktična primjena u narednih nekoliko godina.

Od reanimacije do spašavanja podmorničara

Naučnici su počeli da razmatraju perfluorougljenike kao alternativu mešavinama gasova za disanje sredinom prošlog veka. Godine 1962. holandski istraživač Johannes Kylstra objavio je članak "O miševima kao ribama", koji opisuje eksperiment s glodavcem smještenim u oksigenirani fiziološki rastvor pod pritiskom od 160 atmosfera. Životinja je ostala živa 18 sati. Tada je Kilstra počela eksperimentirati s perfluorougljicima, a već 1966. godine u Klivlendskoj dječjoj bolnici (SAD) fiziolog Leland C. Clark pokušao je da ih iskoristi za poboljšanje disanja novorođenčadi sa cističnom fibrozom. Ovo je genetska bolest kod koje se dijete rađa sa nerazvijenim plućima, alveole mu kolapsiraju, što onemogućava disanje. Pluća takvih pacijenata se ispiru oksigeniranom fiziološkom otopinom. Clark je odlučio da je bolje to učiniti s tekućinom koja sadrži kisik. Ovaj istraživač je kasnije učinio mnogo za razvoj tečnog disanja.

Početkom 1970-ih, SSSR se zainteresovao za "disanje" tečnosti, uglavnom zahvaljujući šefici laboratorije Lenjingradskog istraživačkog instituta za transfuziju krvi, Zoji Aleksandrovnoj Čapliginoj. Ovaj institut je postao jedan od vodećih u projektu stvaranja krvnih nadomjestaka - nosača kisika na bazi emulzija perfluorougljika i otopina modificiranog hemoglobina.

Felix Beloyartsev i Khalid Khapiy aktivno su radili na upotrebi ovih supstanci za pranje pluća na Institutu za kardiovaskularnu hirurgiju.

„U našim eksperimentima pluća malih životinja su donekle patila, ali su sve preživjele“, prisjeća se Evgenij Mayevsky.

Sistem disanja uz pomoć tečnosti razvijen je na zatvorenu temu na institutima Lenjingrada i Moskve, a od 2008. godine - na Odsjeku za aerohidrodinamiku Samarskog državnog svemirskog univerziteta. Napravili su kapsulu tipa "Sirena" za uvježbavanje tečnog disanja u slučaju hitnog spašavanja ronilaca sa velikih dubina. Od 2015. godine, razvoj je testiran u Sevastopolju na temu Terek, uz podršku FPI.

Naslijeđe nuklearnog projekta

Perfluorougljenici (perfluorougljenici) su organska jedinjenja u kojima su svi atomi vodonika zamijenjeni atomima fluora. Ovo je naglašeno latinskim prefiksom "per-", što znači potpunost, integritet. Ove supstance se ne nalaze u prirodi. Pokušali su se sintetizirati u kasno XIX stoljeća, ali su zaista uspjeli tek nakon Drugog svjetskog rata, kada su bili potrebni za nuklearnu industriju. Njihovu proizvodnju u SSSR-u uspostavio je akademik Ivan Ludwigovič Knunyants, osnivač laboratorije organskih jedinjenja fluora na Ekonomskom institutu Ruske akademije nauka.

"Perfluorougljenici su korišteni u tehnologiji za dobijanje obogaćenog uranijuma. U SSSR-u je njihov najveći razvijač bio Državni institut primenjenu hemiju u Lenjingradu. Trenutno se proizvode u Kirovo-Čepecku i Permu“, kaže Mayevsky.

Izvana, tečni perfluorougljenici izgledaju kao voda, ali su znatno gušći. Ne reaguju sa alkalijama i kiselinama, ne oksidiraju i raspadaju se na temperaturama iznad 600 stepeni. U stvari, oni se smatraju hemijski inertna jedinjenja. Zbog ovih svojstava, perfluorokarbonski materijali se koriste u reanimaciji i regenerativnoj medicini.

"Postoji takva operacija - ispiranje bronha, kada se osoba pod anestezijom ispere jednim plućnim krilom, pa drugim plućima. Početkom 80-ih, zajedno sa volgogradskim hirurgom A.P. Savinom, došli smo do zaključka da je ovaj zahvat najbolje uraditi sa perfluorougljenik u obliku emulzije", - daje primjer Evgenij Mayevsky.

Ove tvari se aktivno koriste u oftalmologiji, za ubrzavanje zacjeljivanja rana, u dijagnostici bolesti, uključujući rak. AT poslednjih godina metoda NMR dijagnostike perfluorougljenicima se razvija u inostranstvu. U našoj zemlji ove studije uspešno sprovodi tim naučnika sa Moskovskog državnog univerziteta. M. V. Lomonosova pod vodstvom akademika Alekseja Hohlova, INEOS, ITEB RAS i IEP (Serpukhov).

Nemoguće je ne spomenuti činjenicu da se ove supstance koriste za proizvodnju ulja, maziva za sisteme koji rade u uslovima visoke temperature uključujući mlazne motore.

Izvori:

Ruska fondacija za napredne studije započela je testiranje tehnologije tečnog disanja za ronioce na psima.

O tome je govorio Vitalij Davidov, zamjenik generalnog direktora Fonda. Prema njegovim riječima, kompletna testiranja su već u toku.

U jednoj od njegovih laboratorija u toku je rad na tečnom disanju. Dok se eksperimenti provode na psima. Kod nas je crveni jazavčar bio uronjen u veliku tikvicu s vodom, licem prema dolje. Čini se, zašto se ismijavati životinji, sada će se ugušiti. An no. Sedela je pod vodom 15 minuta. Rekord je 30 minuta. Nevjerovatno. Ispostavilo se da su pluća psa bila ispunjena oksigeniranom tečnošću, što joj je omogućilo da diše pod vodom. Kad su je izvukli, bila je malo letargična - kažu, zbog hipotermije (a mislim ko voli da se mota pod vodom u tegli pred svima), ali se nakon par minuta smirila. Uskoro će se eksperimenti provoditi na ljudima, - kaže novinar " Ruske novine" Igor Chernyak, koji je postao očevidac neobičnih testova.

Sve je to bilo slično fantastičnoj radnji poznatog filma "The Abyss", gdje se čovjek mogao spustiti na veliku dubinu u svemirskom odijelu, čiji je šlem bio napunjen tekućinom. Podmorničar je disao s njim. Sada to više nije fantazija.

Tehnologija tečnog disanja uključuje punjenje pluća posebnom tekućinom zasićenom kisikom, koja prodire u krv. Fondacija za napredna istraživanja odobrila je realizaciju jedinstvenog projekta, a radove izvodi Istraživački institut medicine rada. Planirano je stvaranje posebnog odijela koje će biti korisno ne samo za podmorničare, već i za pilote i astronaute.

Kako je Vitalij Davidov rekao dopisniku TASS-a, stvorena je posebna kapsula za pse, koja je bila uronjena u hidrokomoru visokog pritiska. U ovom trenutku psi mogu disati bez zdravstvenih posljedica više od pola sata na dubini do 500 metara. "Svi testni psi su preživjeli i osjećaju se dobro nakon dužeg tečnog disanja", uvjerio je zamjenik šefa FPI-a.

Malo ljudi zna da su eksperimenti tečnog disanja već rađeni na ljudima u našoj zemlji. Dao neverovatne rezultate. Akvanauti su udisali tečnost na dubini od pola kilometra ili više. Samo ljudi o svojim herojima nisu znali.

1980-ih godina SSSR je razvio i počeo provoditi ozbiljan program spašavanja ljudi na dubini.

Dizajnirane su i čak puštene u rad specijalne spasilačke podmornice. Proučavane su mogućnosti ljudske adaptacije na dubine od stotine metara. Štoviše, akvanaut je trebao biti na takvoj dubini ne u teškom ronilačkom odijelu, već u laganom izolovanom mokrom odijelu sa ronilačkom opremom iza leđa, njegove pokrete ništa nije sputavalo.

Budući da se ljudsko tijelo gotovo u potpunosti sastoji od vode, strašni pritisak na dubini sam po sebi nije opasan za njega. Tijelo treba jednostavno pripremiti za to povećanjem tlaka u tlačnoj komori na potrebnu vrijednost. Glavni problem je negdje drugdje. Kako disati pod pritiskom od desetine atmosfera? Čist vazduh postaje otrov za organizam. Mora se razblažiti u posebno pripremljenim gasnim mešavinama, obično azot-helijum-kiseonik.

Njihova receptura - proporcije raznih gasova - najveća je tajna u svim zemljama u kojima se slična istraživanja provode. Ali na vrlo velikim dubinama mješavine helijuma ne štede. Pluća moraju biti napunjena tečnošću kako ne bi pukla. Šta je tečnost koja, jednom u plućima, ne dovodi do gušenja, već prenosi kiseonik kroz alveole u telo - tajna od tajni.

Zato se sav rad sa akvanautima u SSSR-u, a potom i u Rusiji, odvijao pod nazivom "strogo poverljivo".

Ipak, postoje prilično pouzdani podaci da je kasnih 1980-ih u Crnom moru postojala dubokomorska vodena stanica u kojoj su živjeli i radili probni podmornici. Izlazili su na more, obučeni samo u mokra odijela, sa ronilačkom opremom na leđima i radili na dubinama od 300 do 500 metara. U njihova pluća je pod pritiskom dovedena posebna mješavina plina.

Pretpostavljalo se da će, ako je podmornica u nevolji i potonula na dno, na nju biti poslana spasilačka podmornica. Akvanauti će biti unaprijed pripremljeni za rad na odgovarajućoj dubini.

Najteže je izdržati punjenje pluća tekućinom i jednostavno ne umreti od straha.

A kada se spasilačka podmornica približi mjestu katastrofe, ronioci u lakoj opremi izaći će u okean, pregledati hitni čamac i pomoći u evakuaciji posade uz pomoć specijalnih dubokomorskih podmornica.

Te radove nije bilo moguće završiti zbog raspada SSSR-a. Međutim, oni koji su radili na dubini ipak su uspjeli biti nagrađeni zvijezdama Heroja Sovjetskog Saveza.

Vjerovatno su još zanimljivija istraživanja nastavljena u naše vrijeme u blizini Sankt Peterburga na bazi jednog od instituta za pomorska istraživanja.

I tamo su vođeni eksperimenti na mješavinama plina za istraživanje dubokog mora. Ali, najvažnije je da su ljudi tamo možda prvi put u svijetu naučili da udišu tečnost.

U svojoj posebnosti, ti poslovi su bili mnogo složeniji od, recimo, priprema astronauta za letove na Mjesec. Testeri su bili podvrgnuti ogromnom fizičkom i psihičkom stresu.

Prvo, tijelo akvanauta u vazdušnoj komori je prilagođeno dubini od nekoliko stotina metara. Zatim su prešli u komoru napunjenu tečnošću, gde su nastavili da rone do dubine, kažu, skoro kilometar.

Najteže je, prema riječima onih koji su još imali priliku razgovarati sa akvanautima, izdržati punjenje pluća tekućinom i jednostavno ne umrijeti od straha. Ovdje se ne radi o kukavičluku. Strah od gušenja je prirodna reakcija organizma. Svasta se moze dogoditi. Spazam pluća ili cerebralnih sudova, čak i srčani udar.

Kada je osoba shvatila da tekućina u plućima ne donosi smrt, već daje život na velikoj dubini, pojavile su se apsolutno posebne, zaista fantastične senzacije. Ali samo oni koji su iskusili takvo uranjanje znaju za njih.

Avaj, posao, neverovatan po svom značaju, prekinut je iz elementarnog razloga - zbog nedostatka finansija. Heroji-akvanauti su dobili titulu Heroja Rusije i penzionisani. Imena podmorničara su tajna do danas.

Iako je trebalo da budu počašćeni kao prvi astronauti, jer su prokrčili put do dubokog hidroprostora Zemlje.

Sada su nastavljeni eksperimenti s tečnim disanjem, provode se na psima, uglavnom jazavčarima. Oni takođe doživljavaju stres.

Ali istraživači ih žale. U pravilu ih nakon podvodnih eksperimenata odvode u svoje domove, gdje ih hrane ukusnim, okruženi ljubavlju i brigom.