Mióta az Advanced Study Alapítvány (FPI) 2016-ban jóváhagyta a folyadék-lélegeztetési projektet, a nyilvánosság nagy érdeklődést mutatott annak sikere iránt. A technológia képességeinek nemrégiben bemutatott bemutatása szó szerint felrobbantotta az internetet. Dmitrij Rogozin miniszterelnök-helyettes és Aleksandar Vucic szerb elnök közötti találkozón a tacskót két percre merítették egy akváriumba egy speciális, oxigénnel telített folyadékkal. Az eljárás után a miniszterelnök-helyettes szerint a kutya életben van és jól van. Milyen folyadék volt?
„A tudósok olyan anyagokat szintetizáltak, amelyek a természetben nem léteznek - perfluor-szénhidrogéneket, amelyekben az intermolekuláris erők annyira kicsik, hogy közbensőnek tekintik őket a folyadék és a gáz között. 18-20-szor oldják fel az oxigént, mint a víz.”- mondja Evgeny Maevsky, az orvostudományok doktora, professzor, az Orosz Tudományos Akadémia Elméleti és Kísérleti Biofizikai Intézet biológiai rendszerek laboratóriumi vezetője, az egyik perfluorán, az úgynevezett kék vér alkotója. 1979 óta foglalkozik a perfluor-szénhidrogének gyógyászati alkalmazásával.
Egy atmoszféra parciális nyomásán csak 2,3 milliliter oxigén oldódik 100 milliliter vízben. Ugyanezen feltételek mellett a perfluor-szénhidrogének legfeljebb 50 ml oxigént tartalmazhatnak. Ez potenciálisan lélegzővé teszi őket.
„Például, ha 10 méteres mélységbe merül, a nyomás legalább egy légkörrel növekszik. Ennek eredményeként a mellkas és a tüdő olyan mértékben zsugorodik, hogy lehetetlenné válik a gázkörnyezet belélegzése. És ha a tüdő tartalmaz egy folyadékot, amely gázt hordoz, és a sűrűsége lényegesen nagyobb, mint a levegőnél és akár a víznél is, akkor működhet. Az oxigén feloldható a perfluor-szénhidrogénekben a nitrogén keveredése nélkül, amely bőséges a levegőben, és amelynek a szövetekben való feloldása a mélységből történő emelkedés egyik legfontosabb oka a dekompressziós betegségnek”- folytatja Mayevsky.
Az oxigén a tüdőt kitöltő folyadékból jut a véráramba. Ebben a vér szén-dioxid feloldódhat.
A folyadék légzés elvét a halak tökéletesen elsajátítják. Kopoltyúik átjutnak egy kolosszális mennyiségű vizet magukon, elviszik az ott feloldott oxigént és adják a vérhez. Az embernek nincs kopoltyúja, és a gázcsere a tüdőn keresztül történik, amelynek felülete megközelítőleg a test felületének 45-szerese. A levegő átvezetése érdekében lélegezzünk be és ki. A légző izmok segítenek ebben. Mivel a perfluor-szénhidrogének sűrűbbek, mint a levegő, a felületükön történő légzés nagyon problematikus.
„Ez a tudomány és a művészet a perfluor-szénhidrogének kiválasztásáról, hogy megkönnyítse a légző izmok munkáját és megakadályozza a tüdőkárosodást. Nagyon függ a folyadék légzési folyamatának időtartamától, attól, hogy erőszakosan vagy spontán módon történik-e”- vonja le a kutató.
Nincs azonban alapvető akadály a folyadék belélegzésének. Jevgenyij Maevszky úgy véli, hogy az orosz tudósok a bemutatott technológiát a következő néhány évben gyakorlati alkalmazásra fogják hozni.
Promóciós videó:
Az újraélesztéstől a tengeralattjárók megmentéséig
A tudósok a perfluor-szénhidrogéneket a múlt század közepén kezdték fontolóra venni a gázkeverékek légzésének alternatívájaként. Johannes Kylstra holland kutató 1962-ben publikálta az „Egerek mint halak” cikket, amely leírja egy kísérletet egy rágcsálóval, amelyet oxigénezett sóoldatba helyeztek 160 atmoszféra nyomáson. Az állat 18 órán át életben maradt. Aztán Kilstra megkezdett kísérletezni a perfluor-szénhidrogénekkel, és már 1966-ban a Clevelandi Gyermekkórházban (USA) Leland C. Clark fiziológus megpróbálta ezeket felhasználni a cisztás fibrózisú újszülöttek légzésének javítására. Ez egy genetikai rendellenesség, amelyben a gyermek fejletlen tüdővel született, alveolái összeomlnak, ami zavarja a légzést. Az ilyen betegek tüdejét oxigénnel sóoldattal átöblítik. Clark döntöttjobb ha oxigénnel kezelt folyadékkal csinálni. Ez a kutató később sokat tett a folyékony légzés fejlesztésében.
A fantasztikus “ Abyss ” film hős nagy mélységben működik az oxigénnel kezelt folyadék felhasználásával / 20th Century Fox Film Corporation.
Az 1970-es évek elején a Szovjetunió érdeklődést mutatott a "légzőkészülék" iránt, nagyrészt a Leningrád Vérátömlesztési Kutatóintézet, Zoya Aleksandrovna Chaplygina laboratóriumának vezetőjének köszönhetően. Ez az intézet a vérpótlók - perfluor-szénhidrogén-emulziók és módosított hemoglobinoldatok alapján - vérpótlók - oxigénhordozók - létrehozásának egyik vezetõjévé vált.
Felix Beloyartsev és Khalid Khapiy aktívan dolgoztak ezen anyagoknak a tüdőmosáshoz történő felhasználásáról a Kardiológiai és Műtéti Intézetben.
„Kísérleteink során a kis állatok tüdeje kissé szenvedett, de mind életben maradtak” - emlékszik vissza Jevgenyij Maevszky.
A légzőrendszert folyadék segítségével zárt témában fejlesztették ki Leningrád és Moszkva intézeteiben, és 2008 óta - a Szamarai Állami Repülési Egyetem Aerohidrodinamikai Tanszékén. Készítettek egy „Rusalka” típusú kapszulát folyékony légzés gyakorlására, amikor a tengerészek nagy mélységről vészhelyzetben mentik őket. 2015 óta a fejlesztést Sevastopolban tesztelték a Terek témában, az FPI támogatásával.
Az atomerőmű öröksége
A perfluor-szénhidrogének (perfluor-szénhidrogének) olyan szerves vegyületek, amelyekben az összes hidrogénatomot fluoratomok helyettesítik. Ezt hangsúlyozza a "per-" latin előtag, azaz a teljesség, integritás. Ezek az anyagok nem találhatók a természetben. A 19. század végén megpróbálták őket szintetizálni, de valójában csak a második világháború után sikerrel jártak, amikor szükségesek voltak a nukleáris ipar számára. Szovjetunióban történő termelésüket Ivan Ludvigovich Knunyants akadémikus alapította, aki az INEOS RAS laboratóriumának alapítója.
„Perfluor-szénhidrogéneket használtunk dúsított urán előállításának technológiájához. A Szovjetunióban legnagyobb fejlesztõik a Leningrádi Állami Alkalmazott Kémiai Intézet volt. Jelenleg Kirovo-Chepetskben és Permben gyártják őket”- mondja Mayevsky.
A felületen a folyékony perfluor-szénhidrogének víznek tűnnek, de észrevehetően sűrűbbek. Nem reagálnak lúgokkal és savakkal, nem oxidálódnak, és nem bomlanak le 600 fok feletti hőmérsékleten. Valójában vegyileg inert vegyületeknek tekintik őket. Ezen tulajdonságok miatt a perfluor-szénhidrogéneket használják az újraélesztéshez és a regeneráló orvosláshoz.
Van egy ilyen műtét - hörgőmosás, amikor az ember egyik tüdőjét érzéstelenítés alatt, majd egy másik mosását végzik. Az 1980-as évek elején, a volgogradi sebészvel, A. P. Savinval, arra a következtetésre jutottunk, hogy jobb ezt az eljárást perfluor-szénhidrogénnel emulzió formájában elvégezni.”Jevgenyij Maevsky példát mutat.
Ezeket az anyagokat aktívan használják a szemészetben, a sebgyógyulás felgyorsítására, a betegségek, köztük a rák diagnosztizálására. Az utóbbi években külföldön fejlesztették ki a perfluor-szénhidrogének felhasználásával végzett NMR-diagnosztikai módszert. Hazánkban ezeket a tanulmányokat sikeresen végzi a Moszkvai Állami Egyetem tudósai. MV Lomonosov, Aleksej Khokhlov akadémikus, az INEOS, az ITEB RAS és az IIF (Serpukhov) vezetésével.
Lehetetlen nem beszélve arról, hogy ezeket az anyagokat olajok, kenőanyagok előállításához használják magas hőmérsékleten működő rendszerekhez, ideértve a sugárhajtóműveket is.
Tatiana Pichugina