Andas vätska: Ryska forskare har gjort fiktion till verklighet. Människor är som fiskar: är det möjligt att andas vätska

24.09.2019

28 december 2017

Sedan Foundation for Advanced Study (FPI) godkände projektet 2016 vätskeandning, allmänheten är mycket intresserad av hans framgång. En nyligen genomförd demonstration av denna tekniks möjligheter sprängde bokstavligen Internet. Vid ett möte mellan vice premiärminister Dmitry Rogozin och Serbiens president Aleksandar Vucic sänktes taxen i två minuter i ett akvarium med en speciell vätska mättad med syre. Efter ingreppet är hunden, enligt vice statsministern, vid liv och mår bra.

Personligen förstår jag naturligtvis inte varför massorna av dem som tycker synd om hunden på sociala nätverk inte skyndar sig för att skydda till exempel möss och kaniner, som faktiskt dör i omgångar på institut. Och det är också intressant, de tror till exempel att drottningen också är grym och hjärtlös - han donerade mer än en hund till mänsklighetens bästa. Och här, a. Okej, vi pratar inte om det alls.

Vad var denna vätska? Kan vätska andas? Och hur är det inom detta område av vetenskaplig forskning?

För att tydliggöra varför upptäckten kallas ett verkligt genombrott. Redan i slutet av 80-talet övervägdes vätskeandning Science fiction. Den användes av filmens hjältar av den amerikanske regissören James Cameron "The Abyss". Och även på bilden kallades det experimentell utveckling.

Det har länge prövats att lära människor och djur att andas vätska. De första experimenten på 60-talet var misslyckade, experimentmössen levde inte särskilt länge. Hos människor testades tekniken med flytande lungventilation endast en gång i USA, för att rädda för tidigt födda barn. Ingen av de tre bebisarna kunde dock återupplivas.

Sedan användes perftoran för att leverera syre till lungorna, det används även som blodersättning. Huvudproblemet var att denna vätska inte kunde renas tillräckligt. Koldioxid var dåligt löst i den, och forcerad ventilation av lungorna behövdes för långvarig andning. I vila fick en man med genomsnittlig byggnad av medelhöjd passera genom sig själv 5 liter vätska per minut, med belastningar - 10 liter per minut. Lungorna är inte anpassade för sådana belastningar. Våra forskare lyckades lösa detta problem.

Vätskeandning, vätskeventilation av lungorna - andning med hjälp av en vätska som löser upp syre väl. På det här ögonblicket endast ett fåtal experiment med sådan teknik utfördes.

Vätskeandning innebär att lungorna fylls med vätska, mättad med löst syre, som tränger in i blodet. De mest lämpliga ämnena för detta ändamål anses vara perfluorkolföreningar som löser syre och koldioxid väl, har låg ytspänning, är mycket inerta och metaboliseras inte i kroppen.

Partiell vätskeventilation av lungorna är för närvarande under kliniska prövningar för olika andningsstörningar. Flera metoder för vätskeventilation av lungorna har utvecklats, inklusive ventilation med ångor och aerosoler av perfluorkolväten.

Full vätskeventilation av lungorna består i att lungorna fylls fullständigt med vätska. Experiment med fullständig vätskeventilation av lungorna utfördes på djur på 1970- och 1980-talen i USSR och USA. Till exempel 1975 vid Institute of Cardiovascular Surgery. A. N. Bakuleva, professor F. F. Beloyartsev, för första gången i landet, utförde arbete på långvarig extrapulmonell syresättning med användning av fluorocarbon oxygenatorer och på att ersätta det gasformiga mediet i lungorna med flytande perfluorocarbon. Dessa experiment har dock ännu inte lämnat detta stadium. Detta beror på det faktum att de studerade föreningarna som är lämpliga för vätskeventilation av lungorna har ett antal nackdelar som avsevärt begränsar deras tillämpbarhet. Framför allt hittades inga metoder som kunde tillämpas kontinuerligt.

Det antas att vätskeandning kan användas vid djuphavsdykning, rymdflyg, som ett av medlen i komplex terapi av vissa sjukdomar.

I Ryska federationen är Andrey Viktorovich Filippenko, en vetenskapsman, läkare, teknikutvecklare och uppfinnare av Liquid Breathing-apparaten, engagerad i experiment och utvecklingar inom området för vätskeandning. Forskarens utveckling är känd både i Ryssland och utomlands. Filippenko är en aktiv MD PhD-specialist inom vätskeandning, lungpatofysiologi, reparativ medicin, farmakologisk testning och utveckling av medicintekniska produkter. Producerade mer än 20 vetenskapliga och tekniska rapporter och publicerade ett 30-tal vetenskapliga artiklar på ryska och utländsk press. Han har talat vid ett flertal konferenser om vätskeandning och ubåtsräddning, bland annat i Ryssland, Tyskland, Belgien, Sverige, Storbritannien och Spanien. Han har upphovsrättscertifikat för metoden för ultraljudslokalisering av dekompressionsgasbubblor etc. 2014 undertecknade Andrey Viktorovich Filippenko ett avtal med Advanced Research Foundation, vilket arbete pågick till 2016.

"Forskare har syntetiserat ämnen som inte finns i naturen - perfluorkolväten, i vilka de intermolekylära krafterna är så små att de anses vara något mellanliggande mellan en vätska och en gas. De löser upp syre i sig själva 18-20 gånger mer än vatten", säger den. doktor i medicinska vetenskaper Evgeny Mayevsky, professor, chef för laboratoriet för energi för biologiska system vid Institutet för teoretisk och experimentell biofysik vid den ryska vetenskapsakademin, en av skaparna av perftoran, det så kallade blåa blodet. Han har arbetat med medicinska tillämpningar av perfluorkolväten sedan 1979.

På partiellt tryck Endast 2,3 milliliter syre löses i en atmosfär i 100 milliliter vatten. Under samma förhållanden kan perfluorkolväten innehålla upp till 50 milliliter syre. Detta gör dem potentiellt andningsbara.

"Till exempel, när du dyker till ett djup var tionde meter ökar trycket med minst en atmosfär. Som ett resultat av detta, bröstkorg och lungorna kommer att krympa till en sådan grad att det blir omöjligt att andas i en gasformig miljö. Och om det finns en gasförande vätska i lungorna som är mycket tätare än luft och till och med vatten, då kommer de att kunna fungera. Syre kan lösas i perfluorkolväten utan inblandning av kväve, som finns rikligt i luften och vars upplösning i vävnader är en av de viktigaste orsakerna till tryckfallssjuka när man stiger upp från ett djup, fortsätter Maevsky.

Syre kommer in i blodet från vätskan som fyller lungorna. Det kan också lösa upp koldioxiden i blodet.

Principen för flytande andning är perfekt behärskad av fisk. Deras gälar passerar genom sig själva en kolossal volym vatten, tar bort det lösta syret och ger det till blodet. Människan har inga gälar, och allt gasutbyte sker genom lungorna, vars yta är cirka 45 gånger kroppens yta. För att driva luft genom dem andas vi in och andas ut. Andningsmusklerna hjälper oss med detta. Eftersom perfluorkolväten är tätare än luft är det mycket problematiskt att andas på ytan med deras hjälp.

"Detta är vetenskapen och konsten att välja sådana perfluorkolväten för att underlätta arbetet för andningsmusklerna och förhindra skador på lungorna. Mycket beror på hur länge processen att andas vätska, på om det sker kraftfullt eller spontant", avslutar forskaren. .

Det finns dock inga grundläggande hinder för att en person andas vätska. Evgeny Mayevsky tror att ryska forskare kommer att ta med den demonstrerade tekniken till praktisk applikation under de närmaste åren.

Från återupplivning till räddning av ubåtsmän

Forskare började överväga perfluorkolväten som ett alternativ till andningsgasblandningar i mitten av förra seklet. 1962 publicerade den holländska forskaren Johannes Kylstra en artikel "Of mice as fish", som beskriver ett experiment med en gnagare placerad i en syresatt saltlösning vid ett tryck av 160 atmosfärer. Djuret förblev vid liv i 18 timmar. Sedan började Kilstra experimentera med perfluorkolväten, och redan 1966 på Cleveland Children's Hospital (USA) försökte fysiologen Leland C. Clark använda dem för att förbättra andningen hos nyfödda med cystisk fibros. Detta är en genetisk sjukdom där ett barn föds med underutvecklade lungor, hans alveoler kollapsar, vilket förhindrar andning. Sådana patienters lungor spolas med syresatt saltlösning. Clark bestämde sig för att det var bättre att göra det med en syreinnehållande vätska. Denna forskare gjorde sedan mycket för utvecklingen av vätskeandning.

I början av 1970-talet blev Sovjetunionen intresserad av att "andas" vätska, till stor del tack vare chefen för laboratoriet vid Leningrad Research Institute of Blood Transfusion, Zoya Aleksandrovna Chaplygina. Detta institut blev en av ledarna i projektet för att skapa blodersättningar - syrebärare baserade på emulsioner av perfluorkolväten och lösningar av modifierat hemoglobin.

Felix Beloyartsev och Khalid Khapiy arbetade aktivt med användningen av dessa ämnen för att tvätta lungorna vid Institute of Cardiovascular Surgery.

"I våra experiment led smådjurens lungor något, men de överlevde alla", minns Evgeny Mayevsky.

Andningssystemet med hjälp av vätska utvecklades på ett slutet ämne vid instituten i Leningrad och Moskva, och sedan 2008 - vid Institutionen för aerohydrodynamik vid Samara State Aerospace University. De gjorde en kapsel av typen "Sjöjungfru" för att öva vätskeandning vid en nödräddning av ubåtsmän från stort djup. Sedan 2015 har utvecklingen testats i Sevastopol på temat Terek, med stöd av FPI.

Arvet från kärnkraftsprojektet

Perfluorkolväten (perfluorkolväten) är organiska föreningar, där alla väteatomer är ersatta av fluoratomer. Detta betonas av det latinska prefixet "per-", som betyder fullständighet, integritet. Dessa ämnen finns inte i naturen. De försöktes syntetiseras in sent XIXårhundradet, men lyckades verkligen först efter andra världskriget, då de behövdes för kärnkraftsindustrin. Deras produktion i Sovjetunionen grundades av akademikern Ivan Ludwigovich Knunyants, grundaren av laboratoriet för organofluorföreningar vid Institute of Economics of the Russian Academy of Sciences.

"Perfluorkolväten användes i tekniken för att erhålla anrikat uran. I Sovjetunionen var deras största utvecklare Statens institut tillämpad kemi i Leningrad. För närvarande produceras de i Kirovo-Chepetsk och Perm, säger Mayevsky.

Externt ser flytande perfluorkolväten ut som vatten, men är märkbart tätare. De reagerar inte med alkalier och syror, oxiderar inte och sönderdelas vid temperaturer över 600 grader. Faktum är att de anses kemiskt inerta föreningar. På grund av dessa egenskaper används perfluorkolmaterial inom återupplivning och regenerativ medicin.

"Det finns en sådan operation - bronkialsköljning, när en person under narkos tvättas med en lunga, och sedan en annan. I början av 80-talet, tillsammans med Volgograd-kirurgen A.P. Savin, kom vi till slutsatsen att denna procedur görs bäst med perfluorkol i form av en emulsion," - Evgeny Mayevsky ger ett exempel.

Dessa ämnen används aktivt inom oftalmologi, för att påskynda sårläkning, vid diagnos av sjukdomar, inklusive cancer. PÅ senaste åren metoden för NMR-diagnostik med perfluorkolväten utvecklas utomlands. I vårt land utförs dessa studier framgångsrikt av ett team av forskare från Moscow State University. M. V. Lomonosov under ledning av akademiker Alexei Khokhlov, INEOS, ITEB RAS och IEP (Serpukhov).

Det är omöjligt att inte nämna det faktum att dessa ämnen används för att tillverka oljor, smörjmedel för system som fungerar under förhållanden höga temperaturer inklusive jetmotorer.

Källor:

Vetenskaplig forskning stannar inte för en dag, framsteg pågår, vilket ger mänskligheten fler och fler nya upptäckter. Hundratals forskare och deras assistenter arbetar med att studera levande varelser och syntetisera ovanliga ämnen. Hela avdelningar experimenterar, testar olika teorier, och ibland förvånar upptäckter fantasin - trots allt kan det som bara kunde drömmas om bli verklighet. De utvecklar idéer, och frågor om att frysa en person i en kryokammare med efterföljande upptining om ett sekel eller om förmågan att andas vätska är inte bara en fantastisk historia för dem. Deras hårda arbete kan göra dessa fantasier verklighet.

Forskare har länge varit oroliga över frågan: kan en person andas vätska?

Behöver en person vätskeandning

Spara ingen kraft, ingen tid, nej kontanter för sådan forskning. Och en av dessa frågor som har oroat de mest upplysta sinnen i årtionden är följande - är flytande andning möjligt för en person? Kommer lungorna att kunna absorbera syre inte från en speciell vätska? För dem som tvivlar på det verkliga behovet av denna typ av andning kan vi ge minst 3 lovande vägbeskrivningar där det kommer att tjäna en person till godo. Om de så klart kan genomföra det.

Den första riktningen är att dyka till stora djup. Som ni vet upplever dykaren verkan av tryck vid dykning vattenmiljö som är 800 gånger tätare än luft. Och det ökar med 1 atmosfär var 10:e meters djup. En sådan kraftig ökning av trycket är fylld med en mycket obehaglig effekt - gaserna lösta i blodet börjar koka i form av bubblor. Detta fenomen kallas för "caissonsjuka", det drabbar ofta de som är aktivt engagerade. Vid simning i djupa vatten finns det också en risk att få syre- eller kväveförgiftning, eftersom dessa gaser som är viktiga för oss blir mycket giftiga under sådana förhållanden. För att på något sätt bekämpa detta använder de antingen speciella andningsblandningar eller stela rymddräkter som håller ett tryck på 1 atmosfär inuti sig själva. Men om flytande andning var möjlig skulle det bli den tredje, enklaste lösningen på problemet, eftersom andningsvätskan inte mättar kroppen med kväve och inerta gaser, och det finns inget behov av lång dekompression.
Det andra sättet att applicera är medicin. Användningen av andningsvätskor i det kan rädda livet på för tidigt födda barn, eftersom deras luftrör är underutvecklade och ventilatorer lätt kan skada dem. Som du vet, i livmodern, är embryots lungor fyllda med vätska och vid födseln ackumuleras det pulmonellt ytaktivt ämne - en blandning av ämnen som inte tillåter vävnader att hålla ihop när de andas luft. Men med en tidig förlossning kräver andningen för mycket kraft från barnet och detta kan ta slut dödligt utfall.

Historien har ett prejudikat för användningen av total vätskeventilation, och det går tillbaka till 1989. Det tillämpades av T. Shaffer, som arbetade som barnläkare vid Temple University (USA), och räddade för tidigt födda barn från döden. Tyvärr, försöket misslyckades, tre små patienter överlevde inte, men det är värt att nämna att dödsfallen orsakades av andra orsaker, och inte av själva metoden för vätskeandning.

Sedan dess har fullt ventilerade mänskliga lungor inte vågat, men på 90-talet utsattes patienter med svår inflammation för partiell vätskeventilation. I detta fall är lungorna endast delvis fyllda. Tyvärr var effektiviteten av metoden kontroversiell, eftersom konventionell luftventilation fungerade lika bra.

Tillämpning inom astronautik. Med nuvarande tekniknivå upplever en astronaut g-krafter på upp till 10 g under flygning. Efter denna tröskel är det omöjligt att upprätthålla inte bara arbetsförmåga, utan också medvetande. Ja, och belastningen på kroppen är ojämn, och längs stödjepunkten, vilket kan uteslutas när det är nedsänkt i en vätska, kommer trycket att spridas lika till alla punkter i kroppen. Denna princip ligger till grund för designen av den styva Libelle-rymddräkten, fylld med vatten och gör det möjligt att öka gränsen till 15-20 g, och även då på grund av begränsningen av densiteten hos mänskliga vävnader. Och om astronauten inte bara är nedsänkt i vätska, utan även hans lungor är fyllda med det, kommer det att vara möjligt för honom att lätt uthärda extrema överbelastningar långt över 20 g-märket. Inte oändlig förstås, men tröskeln blir väldigt hög om ett villkor är uppfyllt - vätskan i lungorna och runt kroppen måste ha samma densitet som vatten.

Ursprunget och utvecklingen av vätskeandning

De allra första experimenten går tillbaka till 60-talet av förra seklet. De första som testade den framväxande tekniken för vätskeandning var laboratoriemöss och råttor, tvingade att inte andas luft, utan en saltlösning, som var under ett tryck på 160 atmosfärer. Och de andades! Men det fanns ett problem som hindrade dem från att överleva i en sådan miljö under lång tid - vätskan tillät inte att koldioxid avlägsnades.

Men experimenten slutade inte där. Vidare påbörjades forskning om organiska ämnen vars väteatomer ersattes av fluoratomer - de så kallade perfluorkolvätena. Resultaten var mycket bättre än den gamla och primitiva vätskan, eftersom perfluorkolväte är inert, absorberas inte av kroppen och löser syre och väte perfekt. Men det var långt ifrån perfektion och forskningen i denna riktning fortsatte.

Nu är den bästa prestationen på detta område perflubron (kommersiellt namn - "Liquivent"). Egenskaperna hos denna vätska är fantastiska:

Alveolerna öppnar sig bättre när denna vätska kommer in i lungorna och gasutbytet förbättras.
Denna vätska kan bära 2 gånger mer syre jämfört med luft.
Den låga kokpunkten gör att den kan avlägsnas från lungorna genom avdunstning.

Men våra lungor är inte designade för helt flytande andning. Fyller du dem helt med perflubron behöver du en membransyresättare, ett värmeelement och luftventilation. Och glöm inte att denna blandning är 2 gånger tjockare än vatten. Därför används blandad ventilation, där lungorna är fyllda med vätska endast med 40%.

Men varför kan vi inte andas vätska? Allt på grund av koldioxid, som avlägsnas mycket dåligt i ett flytande medium. En person som väger 70 kg måste köra 5 liter av blandningen genom sig själv varje minut, och detta är i ett lugnt tillstånd. Därför, även om våra lungor tekniskt sett är kapabla att extrahera syre från vätskor, är de för svaga. Så man kan bara hoppas på framtida forskning.

vatten som luft

För att äntligen stolt kunna meddela världen - "Nu kan en person andas under vattnet!" - Forskare utvecklade ibland fantastiska enheter. Så 1976 skapade biokemister från Amerika en mirakelanordning som kan regenerera syre från vatten och ge det till en dykare. Med tillräcklig batterikapacitet kunde en dykare stanna och andas på djupet nästan på obestämd tid.

Allt började med att forskare började forskning utifrån det faktum att hemoglobin levererar luft lika bra från både gälar och lungor. De använde sitt eget venösa blod blandat med polyuretan – det var nedsänkt i vatten och denna vätska absorberade syre, som är generöst löst i vatten. Vidare ersattes blodet med ett speciellt material, och som ett resultat erhölls en anordning som fungerade som de vanliga gälarna hos vilken fisk som helst. Uppfinningens öde är detta: den förvärvades av ett visst företag, efter att ha spenderat 1 miljon dollar på det, och sedan dess har ingenting hörts om enheten. Och, naturligtvis, gick han inte till försäljning.

Men så är det inte huvudmål forskare. Deras dröm är inte en andningsapparat, de vill lära personen själv att andas vätska. Och försök att förverkliga denna dröm har inte övergivits hittills. Så, ett av forskningsinstituten i Ryssland, till exempel, genomförde tester på vätskeandning på en frivillig med medfödd patologi - frånvaron av struphuvudet. Och detta innebar att han helt enkelt inte hade kroppens reaktion på vätskan, där den minsta vattendroppen på bronkerna åtföljs av kompression av svalgringen och kvävning. Eftersom han helt enkelt inte hade denna muskel var experimentet framgångsrikt. Vätska hälldes i hans lungor som han rörde om under hela experimentet med hjälp av magrörelser, varefter det lugnt och säkert pumpades ut. Karakteristiskt var att vätskans saltsammansättning motsvarade blodets saltsammansättning. Detta kan anses vara en framgång, och forskare hävdar att de snart kommer att hitta en metod för flytande andning tillgänglig för människor utan patologier.

Så myt eller verklighet?

Trots envisheten hos en man som passionerat vill erövra allt möjliga miljöer habitat, naturen själv bestämmer fortfarande var man ska bo. Tyvärr, oavsett hur mycket tid som läggs på forskning, oavsett hur många miljoner som spenderas, är det osannolikt att en person är avsedd att andas under vatten såväl som på land. människor och marint liv Naturligtvis har de mycket gemensamt, men det finns fortfarande mycket fler skillnader. En amfibieman skulle inte ha uthärdat havets förhållanden, och om han hade lyckats anpassa sig skulle vägen tillbaka till land ha varit stängd för honom. Och som med dykare, skulle amfibiefolk gå till stranden i vattendräkter. Och därför, oavsett vad entusiaster säger, är forskarnas dom fortfarande fast och nedslående - ett långt liv för en person under vatten är omöjligt, det är orimligt att gå emot moder natur i detta avseende, och alla försök till flytande andning är dömda. till misslyckande.

Men misströsta inte. Även om havets botten aldrig kommer att bli vårt hem, har vi alla kroppens mekanismer och tekniska möjligheter för att vara frekventa gäster på den. Så är det värt det att vara ledsen? Dessa miljöer har trots allt redan erövrats av människan till viss del, och nu ligger avgrunden i yttre rymden framför henne.

Och för nu kan vi med tillförsikt säga att havets djup kommer att vara en utmärkt arbetsplats för oss. Men uthållighet kan leda till en mycket tunn linje av riktig andning under vatten, man behöver bara arbeta på att lösa detta problem. Och vad som kommer att vara svaret på frågan om att ändra landcivilisationen till undervatten beror bara på personen själv.

Nyligen godkände Scientific and Technical Council of the State Foundation for Advanced Study ett "projekt för att skapa en teknik för att rädda ubåtsfartyg genom fri uppstigning med vätskeandningsmetoden", som borde implementeras av Moskvas institut för arbetsmedicin (vid den tiden skriftligen var institutets ledning inte tillgänglig för kommentarer). "Attic" bestämde sig för att ta reda på vad som döljer sig bakom den mystiska frasen "flytande andetag".

Vätskeandning visas mest imponerande i James Camerons The Abyss.

Sant, i denna form har experiment på människor aldrig utförts. Men i allmänhet är forskare inte mycket sämre än Cameron när det gäller studien av denna fråga.

möss gillar fiskar

Den första som visade att däggdjur i princip inte kan få syre från en blandning av gaser, utan från en vätska, var Johannes Kylstra från sjukhus Duke University (USA). Tillsammans med kollegor publicerade han 1962 verket "Mice as fish" (Of mice as fish) i tidskriften Transaktioner av American Society for Artificiella inre organ.

Kilstra och hans kollegor sänkte möss i saltlösning. För att lösa upp tillräckligt med syre för att andas i det, "drev" forskarna gasen i en vätska under tryck upp till 160 atmosfärer - som på ett djup av 1,5 kilometer. Mössen överlevde i dessa experiment, men inte särskilt länge: det fanns tillräckligt med syre i vätskan, men själva processen att andas, dra in och trycka ut vätskan ur lungorna krävde för mycket ansträngning.

"Substans Joe"

Det blev tydligt att det var nödvändigt att välja en vätska där syre skulle lösas upp mycket bättre än i vatten. Två typer av vätskor hade de erforderliga egenskaperna: silikonoljor och flytande perfluorkolväten. Efter experiment av Leland Clark, en biokemist vid University of Alabama School of Medicine, i mitten av 1960-talet, fann man att båda typerna av vätskor kunde användas för att leverera syre till lungorna. I experimenten var möss och katter helt nedsänkta i både perfluorkolväten och silikonoljor. Det senare visade sig dock vara giftigt – försöksdjuren dog kort efter försöket. Men perfluorkolväten visade sig vara ganska lämpliga för användning.

Perfluorkolväten syntetiserades först under Manhattan-projektet för att skapa atombomb: forskare letade efter ämnen som inte skulle förstöras när de interagerar med uranföreningar, och de passerade under kodnamn Joes grejer. De är mycket väl lämpade för vätskeandning: "Joe-ämnen" interagerar inte med levande vävnader och löser perfekt upp gaser, inklusive syre och koldioxid när atmosfärstryck och normal temperatur människokropp.

Kilstra och hans kollegor har forskat på vätskeandningsteknik i jakt på en teknik som skulle tillåta människor att dyka och flyta till ytan utan rädsla för att utveckla kurvor. Snabb uppstigning från stora djup med tillförsel av komprimerad gas är mycket farlig: gaser löser sig bättre i vätskor under tryck, så när dykaren stiger upp, bildar gaserna lösta i blodet, i synnerhet kväve, bubblor som skadar blodkärlen. Resultatet kan bli sorgligt, till och med dödligt.

År 1977 lämnade Kilstra ett yttrande till US Department of Navy, där han skrev att, enligt hans beräkningar, frisk man kan ta emot den erforderliga mängden syre vid användning av perfluorkolväten, och följaktligen är det potentiellt möjligt att använda dem istället för komprimerad gas. Forskaren påpekade att en sådan möjlighet öppnar nya möjligheter för att rädda ubåtsfartyg från stora.

Experiment på människor

I praktiken användes tekniken för vätskeandning, då kallad vätskeventilation av lungorna, på människor endast en gång, 1989. Sedan använde Thomas Shaffer, en barnläkare vid Temple University School of Medicine (USA), och hans kollegor denna metod för att rädda för tidigt födda barn. Lungorna hos fostret i livmodern är fyllda med vätska, och när en person föds och börjar andas luft tillåter en blandning av ämnen som kallas lungtensid inte lungvävnaderna att hålla ihop resten av livet. Hos för tidigt födda barn hinner det inte ackumuleras i rätt mängd, och andningen kräver mycket stor ansträngning, vilket är fyllt med döden. Vid den tiden räddade dock inte vätskeventilation av spädbarnen: alla tre patienterna dog snart, men detta sorgliga faktum tillskrevs av andra skäl och inte till ofullkomligheten i metoden.

Fler experiment på total vätskeventilation av lungorna, som denna teknik kallas på ett vetenskapligt sätt, har inte utförts på människor. Men på 1990-talet modifierade forskare metoden och experimenterade med partiell vätskeventilation, där lungorna inte är helt fyllda med vätska, på patienter med svår lunginflammation. De första resultaten såg uppmuntrande ut, men till slut nådde det inte klinisk tillämpning - det visade sig att vanlig ventilation av lungorna med luft fungerar lika bra.

Fiktionspatent

Forskare har nu återvänt till tanken på att använda full vätskeventilation. Den fantastiska bilden av en dykardräkt där en person kommer att andas vätska istället för en speciell blandning av gaser är dock långt ifrån verkligheten, även om den väcker fantasin hos allmänheten och uppfinnarnas sinnen.

Så 2008 patenterade den pensionerade amerikanske kirurgen Arnold Lande en dykardräkt med hjälp av flytande ventilationsteknik. Istället för komprimerad gas föreslog han användningen av perfluorkolväten, och överskottet av koldioxid som skulle bildas i blodet skulle avlägsnas med hjälp av konstgjorda gälar "fast" direkt i dykarens lårbensven. Uppfinningen blev en del känd efter att en publikation skrev om den. Den självständiga.

Enligt Philippe Micheau, specialist på vätskeventilation vid University of Sherbrooke i Kanada, ser Landes projekt tveksamt ut. "I våra experiment (Michot och hans kollegor genomför experiment på lamm och kaniner med friska och skadade lungor - ungefär "vinden") på total vätskeandning, är djuren under narkos och rör sig inte. Därför kan vi organisera normalt gasutbyte: leverans av syre och avlägsnande av koldioxid. För människor på fysisk aktivitet, som att simma och dyka, leverera syre och ta bort koldioxid kommer att vara ett problem, eftersom produktionen av koldioxid under sådana förhållanden är över normen”, kommenterade Michaud. Forskaren noterade också att tekniken för att fixera "konstgjorda gälar" i lårbensvenen är okänd för honom.

Det största problemet med "vätskeandning"

Dessutom anser Michaud själva idén om "vätskeandning" tveksam, eftersom mänskliga muskler inte är anpassade för att "andas" med vätska, men effektivt system pumpar som skulle hjälpa pumpa och pumpa ut vätska ur en persons lungor när han rör sig och utför något arbete har ännu inte utvecklats.

"Jag måste dra slutsatsen att nuvarande stadium utveckling av teknik är det omöjligt att utveckla en dykardräkt med metoden för vätskeventilation, tror forskaren.

Men tillämpningen av denna teknik fortsätter att utforskas för andra, mer realistiska syften. Till exempel för att hjälpa drunknade, att tvätta lungorna när olika sjukdomar eller en snabb minskning av kroppstemperaturen (används i fall av återupplivning vid hjärtstillestånd hos vuxna och nyfödda med hypoxisk-ischemisk hjärnskada).

"Allt är inte så enkelt som det presenterades idag. Stackars hund." Med dessa ord kommenterar experter experimentet som Dmitry Rogozin demonstrerade för Serbiens president som ett exempel på den senaste vetenskapliga utvecklingen i Ryssland: hunden kunde inte andas luft, utan vätska. Vad är denna teknik och kan den hjälpa den ryska militären?

Under ett möte i Moskva med Serbiens president Aleksandar Vucic, vice premiärminister Dmitry Rogozin på tisdagen senaste utvecklingen Ryska stiftelsen avancerad forskning (FPI). Rogozin noterade att den serbiska gästen kunde tas till någon enorm industriföretag, men det är mycket mer intressant att "visa morgondagen där vi strävar efter". En sådan "höjdpunkt i programmet" var ett unikt projekt för vätskeandning, som visades offentligt för första gången.

Som projektledaren, sjöläkaren Fjodor Arsenyev, förklarade, är uppgiften med denna uppfinning att rädda besättningen på en döende ubåt. Som ni vet, från ett djup under 100 meter är det omöjligt att snabbt stiga till ytan på grund av tryckfallssjuka. För att undvika det kommer det att vara möjligt att sätta på en apparat med en "kvävefri vätska" på ubåten, som TASS rapporterade. En persons lungor kommer inte att komprimeras, vilket gör att du snabbt kan stiga upp till ytan och fly.

Inför den serbiske presidenten placerades en hund, en tax, i en speciell tank med vätska. Efter några minuter vande hon sig och började "andas" vätskan på egen hand. Efter att laboratoriepersonalen tog hunden ur tanken, torkade den med en handduk och Serbiens president kunde personligen verifiera att hunden var i sin ordning. Vučić klappade hunden och erkände att han var mycket imponerad.

Drömmen om "Amphibian Man"

– Vätskeandning som medicinsk teknik innebär att lungorna inte ventileras med luft, utan med en syresatt vätska. Inom ramen för projektet löses ett vetenskapligt uppdrag för att studera särdragen hos olika syrebärande ämnens inverkan på gasutbyte och andra funktioner hos celler, vävnader och organ hos däggdjur, säger Avancerade Forskningsstiftelsens PR-avdelning. (FPI) berättade för tidningen VZGLYAD.

En av riktningarna är bildandet av biomedicinska grunder för tekniken för självevakuering av ubåtsfartyg med stora djup till ytan, noterade FPI, men tekniken kan i allmänhet avsevärt främja mänsklig utforskning av tidigare outforskade marina och havets djup. Det hävdas att denna utveckling det kommer också att behövas inom medicin - till exempel kommer det att hjälpa att lämna för tidigt födda barn eller personer som har fått brännskador luftvägar, kommer att finna tillämpning vid behandling av bronkoobstruktiva, infektionssjukdomar och andra allvarliga sjukdomar.

Det bör noteras att flytande andning vid första anblicken verkar vara en fantastisk fiktion, men i själva verket har den en vetenskaplig grund, och en seriös teoretisk grund har lagts under denna idé. Istället för syre föreslår forskare att man ska använda speciella kemiska föreningar som kan lösa upp syre och koldioxid väl.

"Liquid breathing" har länge varit en fast idé för forskare runt om i världen. Anordningen "amfibiemannen" kan rädda dykare och ubåtsfartyg, och i framtiden kommer den att vara användbar vid långvariga rymdflygningar. Utvecklingen genomfördes på 1970–1980-talet i Sovjetunionen och USA, försök gjordes på djur, men ingen större framgång uppnåddes.

Motsvarande ledamot av den ryska naturvetenskapsakademin, kandidaten för medicinska vetenskaper Andrei Filippenko, som har arbetat med ett projekt för vätskeandning under lång tid, medgav tidigare för tidningen Sovershenno Sekretno att praktiskt taget ingenting kan sägas om utvecklingen på grund av deras närhet. Men det faktum att medel för akut räddning av besättningar är hopplöst föråldrade och i behov av en tidig modernisering visades av tragedin med Kursk-ubåten.

Kom ihåg att det tidigare rapporterades om andra djärva projekt från FPI, i synnerhet är detta en "designer" för att skapa framtidens flygplan.

Återupplivning borde vänta på övervåningen

”Tekniken har fulländats i decennier, men detta kräver mycket välutbildade människor. När denna vätska hälls i lungorna på en person kommer instinkten för självbevarelsedrift automatiskt att fungera, spasmer blockerar halsen, kroppen gör motstånd med all sin kraft. Detta görs vanligtvis under medicinsk övervakning. Hos människor utfördes sådana experiment i isolerade fall, men mestadels utarbetades de på djur, "förklarade chefen för kommittén under Ryska federationens regering för undervattensverk till tidningen VZGLYAD. speciell anledning 1992–1994, läkare tekniska vetenskaper, professor, viceamiral Tengiz Borisov.

"Som regel sätts ett speciellt rör in i struphuvudet, med hjälp av vilket lungorna långsamt fylls med denna vätska," sa Borisov och tillade:

– Samtidigt gör kroppen motstånd på alla möjliga sätt, vi behöver läkemedel som blockerar spasmer, vi behöver bedövningsmedel. Allt är inte så enkelt som det presenterades idag. Stackars hund."

"Om en person kommer ut ur en ubåt, kommer han verkligen att undvika tryckfallssjuka, men i vilket fall som helst kommer ubåtsmän inte att kunna fly på egen hand. Det är nödvändigt: a) exceptionellt läskunniga personer på en ubåt, b) på toppen, grovt sett, bör ett återupplivningsteam vänta, som kommer att pumpa ut denna vätska ur en person och tvinga honom att andas på vanligt sätt", tillade experten.

"Jag tror att den här tekniken inom medicin är mycket lättare att implementera och tillämpa på en sjukhusmiljö, när det finns specialister i närheten och Ett stort antal nödvändig utrustning. Men räddningen av besättningen på en sjunken ubåt med sådana metoder är extremt osannolik inom överskådlig framtid, avslutade Borisov.

En vätska mättad med löst syre, som tränger in i blodet. De mest lämpliga ämnena för detta ändamål är perfluorkolföreningar, som löser syre och koldioxid väl, har låg ytspänning, är mycket inerta och metaboliseras inte i kroppen.

Full vätskeventilation av lungorna består i att lungorna fylls fullständigt med vätska. Experiment med fullständig vätskeventilation av lungorna utfördes på djur på 70- och 80-talen av 1900-talet i Sovjetunionen och USA, men har ännu inte gått längre än detta stadium. Detta beror på det faktum att de studerade föreningarna som är lämpliga för vätskeventilation av lungorna har ett antal nackdelar som avsevärt begränsar deras tillämpbarhet. Framför allt hittades inga metoder som kunde tillämpas kontinuerligt.

Det antas att vätskeandning kan användas vid djuphavsdykning, rymdflyg, som ett av medlen i komplex terapi av vissa sjukdomar.

I kulturen

Något liknande visades i filmen The Abyss av James Cameron (berör användningen av en vätskeandningsapparat för ultradjup dykning), och även berört i Dan Browns The Lost Symbol.

I finalen fantasy film Brian de Palmas "Mission to Mars", Gary Sinises hjälte är ombord på Mars-skeppet, som också visar användningen av vätskeandningsteknik.

Skriv en recension om artikeln "Liquid breathing"

Anteckningar

Länkar

bja.oxfordjournals.org/content/91/1/143.full

Ett utdrag som kännetecknar vätskeandning

Prinsen vände sig mot förvaltaren och stirrade på honom med rynkade ögon.
- Vad? Minister? Vilken minister? Vem beställde? han talade med sin genomträngande, hårda röst. - För prinsessan, min dotter, de klarade det inte, utan för ministern! Jag har inga ministrar!
Ers excellens, tänkte jag...
- Du trodde! ropade prinsen och uttalade orden snabbare och mer osammanhängande. - Du trodde... Rånare! skurkar! Jag ska lära dig att tro, - och genom att lyfta en käpp, svängde han den mot Alpatych och skulle ha slagit om chefen inte ofrivilligt hade avvikit från slaget. - Jag trodde! Skumlar! skrek han hastigt. Men trots det faktum att Alpatych, som själv var rädd för sin fräckhet - för att avvika från slaget, närmade sig prinsen och sänkte lydigt sitt kala huvud framför honom, eller kanske, just därför, prinsen fortsatte att ropa: ”skurkar! kasta upp vägen!" tog inte upp pinnen en annan gång och sprang in i rummen.
Innan middagen stod prinsessan och m lle Bourienne, som visste att prinsen inte var på gott humör, och väntade på honom: m lle Bourienne med ett strålande ansikte som sa: "Jag vet ingenting, jag är likadan. som alltid”, och prinsessan Mary - blek, rädd, med sänkta ögon. Det svåraste för prinsessan Mary var att hon visste att det i dessa fall var nödvändigt att agera som m lle Bourime, men hon kunde inte göra det. Det föreföll henne: ”Om jag beter mig som om jag inte märker det, kommer han att tro att jag inte har någon sympati för honom; Jag kommer att göra det så att jag själv är tråkig och oslagbar, han kommer att säga (som det hände) att jag hängde min näsa, ”osv.
Prinsen såg på sin dotters rädda ansikte och fnyste.
"Dr... eller dåre!..." sa han.
"Och den är det inte! de har skvallrat om henne också”, tänkte han på den lilla prinsessan som inte var i matsalen.
- Var är prinsessan? - han frågade. - Gömma?...
”Hon mår inte riktigt bra”, sa mlle Bourienne och log glatt, ”hon kommer inte ut. Det är så förståeligt i hennes position.
- Hm! um! öh! öh! - sa prinsen och satte sig vid bordet.
Tallriken tycktes honom inte ren; han pekade på fläcken och tappade den. Tikhon tog upp den och räckte den till bartendern. Den lilla prinsessan mådde inte dåligt; men hon var så oemotståndligt rädd för prinsen att hon, när hon hörde hur han var på dåligt humör, bestämde sig för att inte gå ut.
"Jag är rädd för barnet," sa hon till m lle Bourienne, "Gud vet vad som kan göras av rädsla.
I allmänhet levde den lilla prinsessan i Bald Mountains ständigt under en känsla av rädsla och antipati mot den gamle prinsen, som hon inte var medveten om, eftersom rädslan rådde så mycket att hon inte kunde känna den. Det fanns också antipati från prinsens sida, men den dränktes av förakt. Prinsessan, efter att ha slagit sig ner i Bald Mountains, blev särskilt kär i m lle Bourienne, tillbringade dagar med henne, bad henne övernatta hos henne och talade ofta med henne om sin svärfar och dömde honom.
- Il nous arrive du monde, mon prince, [Gäster kommer till oss, prins.] - sa mlle Bourienne och rullade ut en vit servett med sina rosa händer. - Son excellence le prince Kouraguine avec son fils, a ce que j "ai entendu dire? [Hans excellens Prins Kuragin med sin son, hur mycket har jag hört?] - sa hon frågande.
"Hm... den här förträfflighetspojken... jag utnämnde honom till kollegiet," sa prinsen upprört. – Och varför sonen kan jag inte förstå. Prinsessan Lizaveta Karlovna och prinsessan Marya kanske vet; Jag vet inte varför han tar hit den här sonen. Jag behöver inte. Och han tittade på den rodnande dottern.
- Ohälsosamt, eller hur? Från rädslan för ministern, som denna blockhead Alpatych sa idag.
- Nej, mon pere. [far.]
Oavsett hur misslyckat m lle Bourienne kom på samtalsämnet, stannade hon inte upp och pratade om växthus, om skönheten i en ny blommande blomma, och prinsen mjuknade efter soppan.
Efter middagen gick han till sin svärdotter. Den lilla prinsessan satt vid ett litet bord och pratade med Masha, hembiträdet. Hon blev blek när hon såg sin svärfar.
Den lilla prinsessan har förändrats mycket. Hon var mer dålig än bra nu. Kinderna hängde, läppen reste sig, ögonen drogs ner.
"Ja, någon form av tyngd," svarade hon på prinsens fråga om vad hon kände.