Mint hal a vízben. Mély légzés

A folyékony légzés témája régóta izgatja az emberek elméjét - először a sci-fi írók, majd a komoly tudósok. Mint sokéves kutatómunka után kiderült, tüdőnk továbbra is képes úgy működni, mint a halkopoltyú: ehhez speciális folyadékkal kell feltölteni, amely rendszeresen megújul. Ezek a fejlemények az ember győzelmét jelentik a természet erői és a fizika törvényei felett, és a dekompressziós betegség fogalma hamarosan reménytelenül elavulttá válik.

Mélytengeri betegség

A dekompressziós betegség vagy a dekompressziós betegség a 19. század közepe óta ismert. A betegség hátterében az áll, hogy a búvárok által használt sűrített levegős palackok normál összetételű levegőt tartalmaznak. Mindössze 20% oxigént tartalmaz, amit szervezetünk teljesen felhasznál és szén-dioxiddá alakít át. A fennmaradó 80% főleg nitrogén, hélium, hidrogén és kisebb szennyeződések. Ahogy a búvár gyorsan felemelkedik a tenger mélyéről a felszínre, ezeknek a ballasztgázoknak a nyomása megváltozik. Ennek eredményeként elkezdenek felszabadulni buborékok formájában a vérbe, és elpusztítják a sejtek és az erek falát, blokkolva a véráramlást. Súlyos esetben a dekompressziós betegség bénuláshoz vagy halálhoz vezethet.

Ezért azok az emberek, akik régóta szenvedélyesen búvárkodnak, nem engedhetik meg maguknak, hogy 70 méternél mélyebbre merüljenek, mert az rendkívül veszélyes. Csak az egyedülálló szakemberek képesek nagy mélységekbe merülni - csak néhány van belőlük a világon. A világcsúcstartó itt a dél-afrikai Nuno Gomez. 2005-ben 318 méteres mélységbe merülése mindössze 14 percig tartott, míg a felemelkedés körülbelül 12 óráig tartott. Ugyanakkor Gomez 35 henger (csaknem 450 liter) sűrített levegőt költött el.

A kockázati csoportba nem csak a búvárok és a keszonban dolgozó munkások tartoznak (nagynyomású kamrák, amelyeket általában folyók alatti alagutak építésére használnak, és hídtámaszokat rögzítenek az alsó talajba), hanem a nagy magasságban tartózkodó pilóták, valamint az űrsétaruhát használó űrhajósok is. alacsony nyomású. Sajnos a légzőkeverék tiszta oxigénnel való helyettesítése szintén nem lehetséges. Fejfájást és általános gyengeséget okoz, hosszan tartó használat esetén lipidperoxidáció és a szabad gyökök oxidációjának aktiválódása következik be, ami az antioxidánsok kimerüléséhez és oxidatív stressz kialakulásához vezet a szervezetben. Ez pedig majdnem 100%-os a rák kialakulásának kockázata.

Első sikerek

Az első folyadéklégzéssel kapcsolatos kísérleteket 1966-ban végezték egereken. Clark Leland a kísérleti állatok tüdejében lévő levegőt folyékony perfluor-szénhidrogén vegyületekkel helyettesítette. Az eredmények meglehetősen sikeresek voltak - az egerek több órán át folyadékba merülve tudtak lélegezni, majd ismét levegőt lélegezni. A neonatológusok több mint 20 éve használnak hasonló technológiákat a koraszülöttek gondozására. Az ilyen babák tüdőszövete születéskor még nem alakul ki teljesen, ezért speciális eszközök segítségével a légzőrendszert perfluor-szénhidrogén alapú oxigéntartalmú oldattal telítik.

Ezek az anyagok szénhidrogének, amelyekben az összes hidrogénatomot fluoratom helyettesíti. A perfluor-szénhidrogének abnormálisan nagy a gázok, például az oxigén és a szén-dioxid feloldó képessége. Ezenkívül rendkívül inertek, és nem metabolizálódnak a szervezetben, ami lehetővé teszi, hogy ne csak a tüdő szellőztetésére használják őket, hanem akár mesterséges vérként is. Az elmúlt években kutatások folytak a légzőfolyadék tulajdonságainak javítására: az új formula neve „perflubron” Ez egy tiszta, olajos, alacsony sűrűségű folyadék. Mivel nagyon alacsony forráspontja van, gyorsan és könnyen eltávolítható (elpárolog) a tüdőből.

Készen áll a merülésre!

Arnold Lande, egykori sebész, ma egy átlagos amerikai nyugdíjas feltaláló szabadalmat jegyeztetett be egy „folyékony levegő” hengerrel felszerelt búvárruhára. Innen a búvár sisakjába kerül, kitölti a fej körüli teljes teret, kiszorítja a levegőt a tüdőből, a nasopharynxből és a fülekből, elegendő oxigénnel telítve a tüdejét. A légzés során felszabaduló szén-dioxid pedig egyfajta kopoltyún keresztül szabadul fel, amely a búvár combi vénájához kapcsolódik.

Így maga a légzési folyamat egyszerűen szükségtelenné válik - az oxigén a tüdőn keresztül jut be a vérbe, és a szén-dioxid közvetlenül a vérből távozik. A vízoszlop nyomása pedig valóban nagy mélységben túl nagy: ha valahol a Mariana-árok alján próbál levegőt venni, egy búvár azt kockáztatja, hogy eltörik a bordáit. Tehát a pszichológiai szempont most az előtérben van: meg kell tanítanunk a búvárokat lélegezni anélkül, hogy érthető szorongást tapasztalnának. Ehhez a búvároknak kiképzésen kell részt venniük, és csak az összes szükséges készség megszerzése után hagyhatják el a medencét „nyílt útra”.

"Találmányom lehetővé teszi, hogy teljesen elkerüljük a dekompressziós betegség kialakulását, mivel a belélegzett folyadék nem tartalmaz nitrogént, héliumot és hidrogént, amelyek valójában buborékokat képeznek, amelyek eltömítik az ereket és súlyos belső szervek károsodáshoz vezetnek" - jelentette ki diadalmasan Arnold Landy. az Alkalmazott Bionika és Biomechanika Nemzetközi Konferenciáján, amelyet Olaszországban tartottak.

Így a feltaláló nem csak a mélytengeri hódítóknak adott értékes ajándékot. Feltételezik, hogy a folyékony légzés sikeresen alkalmazható űrrepülések során és bizonyos betegségek komplex terápiájának egyik eszközeként is. A természetvédők is örülhettek: például a Mexikói-öbölben egy olajkút hírhedt szakadása másfél ezer méteres mélységben történt, ami még a technikának is sok. De a búvárok, akik úgy lélegznek, mint a halak, gyorsan megbirkóztak a javítással ebben a helyzetben.

Az Orosz Fejlett Kutatási Alapítvány megkezdte a folyékony légzési technológia tesztelését tengeralattjárók számára kutyákon.

Vitalij Davydov, az alapítvány vezérigazgató-helyettese beszélt erről. Elmondása szerint már folynak a teljes körű vizsgálatok.

Egyik laboratóriumában a folyadéklégzésen folynak a munkálatok. Egyelőre kutyákon végeznek kísérleteket. Jelenlétünkben egy vörös tacskót mártottak egy nagy lombik vízbe, arccal lefelé. Úgy tűnik, miért csúfolunk egy állatot, az most megfullad. De nem. 15 percig ült a víz alatt. A rekord pedig 30 perc. Hihetetlen. Kiderült, hogy a kutya tüdeje megtelt oxigénnel dúsított folyadékkal, ami képessé tette a víz alatti levegőt. Amikor kihúzták, kissé letargikus volt - azt mondják, hogy hipotermia miatt (és szerintem kinek lenne kedve a víz alatt egy tégelyben ácsorogni mindenki szeme láttára), de pár perc múlva már teljesen önmaga lett. „Hamarosan kísérleteket fognak végezni embereken” – mondja Igor Chernyak, a Rossiyskaya Gazeta újságírója, aki szemtanúja volt a szokatlan teszteknek.

Mindez hasonló volt a híres "The Abyss" film fantasztikus cselekményéhez, ahol az ember nagy mélységekbe ereszkedhetett egy szkafanderben, amelynek sisakja folyadékkal volt megtöltve. A tengeralattjáró belélegezte. Ez most már nem fantázia.

A folyadéklégzés technológia magában foglalja a tüdő feltöltését egy speciális, oxigénnel telített folyadékkal, amely behatol a vérbe. Egyedülálló projekt megvalósítását engedélyezte a Haladó Kutatásért Alapítvány, a munkát a Foglalkozás-egészségügyi Kutatóintézet végzi. A tervek szerint egy speciális szkafandert készítenek, amely nemcsak a tengeralattjárók, hanem a pilóták és az űrhajósok számára is hasznos lesz.

Mint Vitalij Davydov a TASS tudósítójának elmondta, a kutyák számára egy speciális kapszulát hoztak létre, amelyet nagy nyomással egy hidraulikus kamrába merítettek. Jelenleg a kutyák több mint fél órán keresztül lélegezhetnek akár 500 méteres mélységben is, egészségügyi következmények nélkül. „Minden tesztkutya túlélte és jól érzi magát a hosszan tartó folyadéklégzés után” – biztosította az FPI helyettes vezetője.

Kevesen tudják, hogy hazánkban már végeztek kísérleteket emberen folyadéklégzéssel. Elképesztő eredményeket hoztak. Az akvanauták fél kilométeres vagy annál nagyobb mélységben lélegeztek folyadékot. De az emberek soha nem tanultak hőseikről.

Az 1980-as években a Szovjetunió komoly programot dolgozott ki és kezdett végrehajtani az emberek mélyreható megmentésére.

Speciális mentőtengeralattjárókat terveztek, sőt üzembe is helyeztek. Vizsgálták az ember több száz méteres mélységhez való alkalmazkodásának lehetőségeit. Ráadásul az aquanautának nem nehéz búvárruhában, hanem könnyű, szigetelt búvárruhában kellett lennie, a háta mögött búvárfelszereléssel nem korlátozta semmi.

Mivel az emberi test szinte teljes egészében vízből áll, önmagában a mélységben uralkodó iszonyatos nyomás nem veszélyes. A testet csak fel kell készíteni rá, a nyomáskamrában a nyomást a kívánt értékre növelve. A fő probléma más. Hogyan lélegezzünk több tíz atmoszféra nyomáson? A tiszta levegő méreggé válik a szervezet számára. Hígítani kell speciálisan elkészített gázkeverékekkel, általában nitrogén-hélium-oxigénnel.

Receptjük – a különféle gázok aránya – a legnagyobb titok minden olyan országban, ahol hasonló kutatások folynak. De nagyon nagy mélységben a hélium keverékek nem segítenek. A tüdőt fel kell tölteni folyadékkal, nehogy megrepedjenek. Mi az a folyadék, amely a tüdőbe kerülve nem fulladáshoz vezet, hanem az alveolusokon keresztül oxigént továbbít a szervezetbe – ez a rejtélyek rejtélye.

Ezért a Szovjetunióban, majd Oroszországban az aquanautákkal végzett minden munkát „szigorúan titkos” címszó alatt végeztek.

Mindazonáltal meglehetősen megbízható információk állnak rendelkezésre arról, hogy az 1980-as évek végén a Fekete-tengeren volt egy mélytengeri akvasztáció, amelyben kísérleti tengeralattjárók éltek és dolgoztak. Kimentek a tengerre, csak búvárruhában, búvárfelszereléssel a hátukon, és 300-500 méteres mélységben dolgoztak. Nyomás alatt speciális gázkeveréket juttattak a tüdejükbe.

Feltételezték, hogy ha egy tengeralattjáró bajban van, és a fenéken fekszik, akkor mentőtengeralattjárót küldenek hozzá. Az aquanautákat előre fel kell készíteni a megfelelő mélységben végzett munkára.

A legnehezebb dolog az, hogy kibírd a tüdőd folyadékkal való feltöltését, és egyszerűen ne halj meg a félelemtől

Amikor pedig a mentőtengeralattjáró megközelíti a katasztrófa helyszínét, a könnyű felszerelésű búvárok kimennek az óceánba, megvizsgálják a vészhelyzeti csónakot, és speciális mélytengeri járművek segítségével segítenek evakuálni a legénységet.

Ezeket a munkákat a Szovjetunió összeomlása miatt nem lehetett befejezni. Azok azonban, akik mélyen dolgoztak, továbbra is megkapták a Szovjetunió hősei csillagait.

Valószínűleg még érdekesebb kutatásokat folytattak korunkban Szentpétervár közelében az egyik haditengerészeti kutatóintézet alapján.

Ott is végeztek kísérleteket gázkeverékekkel a mélytengeri kutatáshoz. De ami a legfontosabb, talán először a világon az emberek ott tanultak meg folyadékot lélegezni.

Különlegességüket tekintve ezek a munkák sokkal összetettebbek voltak, mint mondjuk az űrhajósok felkészítése a Holdra való repülésre. A tesztelők óriási fizikai és pszichológiai megterhelésnek voltak kitéve.

Először is, a légnyomáskamrában lévő aquanauták testét több száz méteres mélységhez igazították. Ezután beköltöztek egy folyadékkal teli kamrába, ahol a merülés egészen egy kilométeres mélységig folytatódott.

A legnehezebb dolog, ahogy azok mondják, akiknek lehetőségük volt kommunikálni az aquanautákkal, az volt, hogy ellenálljanak a tüdő folyadékkal való megtelésének, és egyszerűen ne haljanak meg a félelemtől. Ez nem jelent gyávaságot. A fulladástól való félelem a szervezet természetes reakciója. Bármi megtörténhet. A tüdő vagy az agyi erek görcse, akár szívroham is.

Amikor az ember rájött, hogy a tüdőben lévő folyadék nem halált, hanem nagy mélységben életet ad, egészen különleges, igazán fantasztikus érzések támadtak. De csak azok tudnak róluk, akik átéltek ilyen merülést.

Sajnos a jelentőségében elképesztő munka egyszerű ok miatt – pénzhiány miatt – leállt. Az aquanauta hősök megkapták az Oroszország hősei címet, és nyugdíjba küldték. A tengeralattjárók nevét a mai napig titkosítják.

Bár első űrhajósként kell őket tisztelni, mert ők egyengették az utat a Föld mély vízterébe.

A folyadéklégzéssel kapcsolatos kísérleteket most folytatják kutyákon, főleg tacskókon. Stresszt is tapasztalnak.

De a kutatók sajnálják őket. Általában a víz alatti kísérletek után otthonukba viszik őket, ahol ízletes ételeket kapnak, és szeretettel és törődéssel veszik körül őket.

Ez valószínűleg már a sci-fi közhelye: egy bizonyos viszkózus anyag nagyon gyorsan bejut egy öltönybe vagy kapszulába, és a főszereplő hirtelen rájön, milyen gyorsan veszíti el a maradék levegőt a saját tüdejéből, és a belsejét egy szokatlan folyadék tölti meg. a nyiroktól a vérig terjedő árnyalat . A végén még pánikba esik, de iszik néhány ösztönös kortyot, vagy inkább felsóhajt, és meglepetten fedezi fel, hogy úgy tudja belélegezni ezt az egzotikus keveréket, mintha közönséges levegőt szívna.

Olyan messze vagyunk attól, hogy megvalósítsuk a folyadéklégzés gondolatát? Lehet-e folyékony keveréket belélegezni, és van-e erre valós igény?
Három ígéretes módja van ennek a technológiának: az orvostudomány, a nagy mélységekbe történő búvárkodás és az űrhajózás.

A búvár testére nehezedő nyomás atmoszféránként tíz méterenként növekszik. A nyomás éles csökkenése miatt dekompressziós betegség kezdődhet, amelyben a vérben oldott gázok megnyilvánulása buborékokban forrni kezd. Magas vérnyomás esetén oxigén- és kábítószeres nitrogénmérgezés is lehetséges. Mindezt speciális légzőkeverékek használatával küzdik le, de ezek nem adnak garanciát, csak csökkentik a kellemetlen következmények valószínűségét. Természetesen használhatunk olyan búvárruhákat, amelyek pontosan egy atmoszférában tartják a nyomást a búvár testére és légzési keverékére, de ezek viszont nagyok, terjedelmesek, megnehezítik a mozgást, és nagyon drágák is.

A folyékony légzés egy harmadik megoldást jelenthet erre a problémára, miközben fenntartja a rugalmas búvárruhák mobilitását és a merev nyomású ruhák alacsony kockázatát. A légzőfolyadék a drága légzőkeverékekkel ellentétben nem telíti a szervezetet héliummal vagy nitrogénnel, így nincs szükség lassú dekompresszióra a dekompressziós betegség elkerülése érdekében.

Az orvostudományban a folyékony légzés alkalmazható a koraszülöttek kezelésében, hogy elkerülhető legyen a tüdő fejletlen hörgőinek károsodása a mesterséges tüdőlélegeztető készülékekből származó levegő nyomása, térfogata és oxigénkoncentrációja miatt. A koraszülött magzat túlélését biztosító különféle keverékek kiválasztása és tesztelése már a 90-es években megkezdődött. Teljes leállások vagy részleges légzési nehézségek esetén folyékony keveréket is használhatunk.

Az űrrepülés nagy túlterheléssel jár, és a folyadékok egyenletesen osztják el a nyomást. Ha egy személy folyadékba merül, akkor a túlterhelés során a nyomás az egész testét érinti, nem pedig bizonyos támasztékokra (széktámlák, biztonsági övek). Ezt az elvet alkalmazták a Libelle túlterheléses ruha megalkotásánál, amely egy merev, vízzel töltött űrruha, amely lehetővé teszi a pilóta tudatának és teljesítményének megőrzését még 10 g feletti túlterhelés esetén is.

Ennek a módszernek az emberi test szövetsűrűségének különbsége és az alkalmazott merítési folyadék szab határt, így a határ 15-20 g. De tovább is mehet, és megtöltheti a tüdőt a vízhez közeli sűrűségű folyadékkal. A folyadékba teljesen elmerült és lélegző folyadékba merülő űrhajós viszonylag kevéssé érzi a rendkívül nagy g-erők hatását, mivel a folyadékban az erők egyenletesen oszlanak el minden irányban, de a hatás továbbra is a szövetek eltérő sűrűségéből adódik. a testét. A határ továbbra is megmarad, de magas lesz.

Az első folyadéklégzési kísérleteket az 1960-as években végezték laboratóriumi egereken és patkányokon, amelyek kénytelenek voltak belélegezni a magas oldott oxigén tartalmú sóoldatot. Ez a primitív keverék lehetővé tette az állatok túlélését egy bizonyos ideig, de nem tudta eltávolítani a szén-dioxidot, így az állatok tüdeje helyrehozhatatlanul károsodott.

Később a perfluor-szénhidrogénekkel kezdték a munkát, és első eredményeik sokkal jobbak voltak, mint a sóoldattal végzett kísérletek eredményei. A perfluor-szénhidrogének olyan szerves anyagok, amelyekben az összes hidrogénatomot fluoratom helyettesíti. A perfluor-szénhidrogén vegyületek képesek oxigént és szén-dioxidot egyaránt oldani, nagyon közömbösek, színtelenek, átlátszóak, nem károsítják a tüdőszövetet és nem szívódnak fel a szervezetben.

Azóta a légzőfolyadékokat továbbfejlesztették, jelenleg a legfejlettebb megoldás a perflubron vagy „Liquivent” (kereskedelmi név). Ennek az olajszerű átlátszó folyadéknak, amelynek sűrűsége kétszerese a víznek, számos hasznos tulajdonsága van: kétszer annyi oxigént képes szállítani, mint a közönséges levegő, alacsony a forráspontja, így használat után végül párolgás útján távozik a tüdőből. Az alveolusok ennek a folyadéknak a hatására jobban kinyílnak, és az anyag hozzájut a tartalmukhoz, ez javítja a gázcserét.

A tüdő teljesen megtelhet folyadékkal, ehhez membrán oxigenátorra, fűtőelemre és kényszerszellőztetésre lesz szükség. De a klinikai gyakorlatban leggyakrabban ezt nem teszik meg, hanem folyékony légzést használnak hagyományos gázszellőztetéssel kombinálva, és csak részben, a teljes térfogat körülbelül 40% -ában töltik fel a tüdőt perflubronnal.

Állókép a The Abyss című filmből, 1989

Mi akadályoz bennünket abban, hogy folyékony légzést alkalmazzunk? A légzőfolyadék viszkózus és nem távolítja el jól a szén-dioxidot, ezért kényszerszellőztetésre lesz szükség. A szén-dioxid eltávolításához egy átlagos, 70 kilogramm súlyú emberből percenként 5 literes vagy annál nagyobb áramlásra van szükség, ami a folyadékok nagy viszkozitása miatt sok. Fizikai erőfeszítéssel a szükséges áramlás mértéke csak nő, és nem valószínű, hogy egy személy percenként 10 liter folyadékot képes mozgatni. A tüdőnket egyszerűen nem úgy tervezték, hogy lélegezzen folyadékot, és nem képesek maguk pumpálni ilyen térfogatokat.

A légzőfolyadék pozitív tulajdonságainak felhasználása a repülésben és az űrhajózásban is örökre álom maradhat – a túlterhelés elleni védőruha tüdőben lévő folyadékának vízsűrűségűnek kell lennie, és a perflubron kétszer nehezebb, mint ő.

Igen, a tüdőnk technikailag képes „belélegezni” egy bizonyos oxigénben gazdag keveréket, de sajnos ezt egyelőre csak néhány percig tudjuk megtenni, mivel a tüdőnk nem elég erős ahhoz, hogy a légzési keveréket hosszú ideig keringesse. idő. A helyzet a jövőben változhat, csak az van hátra, hogy reményeinket e terület kutatói felé fordítsuk.

Olyan messze vagyunk attól, hogy megvalósítsuk a folyadéklégzés gondolatát? Lehet-e folyékony keveréket belélegezni, és van-e erre valós igény? Három ígéretes módja van ennek a technológiának: az orvostudomány, a nagy mélységekbe történő búvárkodás és az űrhajózás.

Az orvostudományban a folyékony légzés alkalmazható a koraszülöttek kezelésében, hogy elkerülhető legyen a tüdő fejletlen hörgőinek károsodása a mesterséges tüdőlélegeztető készülékekből származó levegő nyomása, térfogata és oxigénkoncentrációja miatt. A koraszülött magzat túlélését biztosító különféle keverékek kiválasztása és tesztelése már a 90-es években megkezdődött. Teljes leállások vagy részleges légzési nehézségek esetén folyékony keveréket is használhatunk.

Állókép a The Abyss című filmből, 1989

MOSZKVA, december 25. – RIA Novosti, Tatyana Pichugina. Amióta az Alapítvány a Haladó Kutatásért (APF) 2016-ban jóváhagyta a folyadéklégzés projektet, a közvélemény nagy érdeklődést mutat a sikere iránt. Egy közelmúltban e technológia képességeinek bemutatása szó szerint felrobbantotta az internetet. Dmitrij Rogozin miniszterelnök-helyettes és Aleksandar Vučić szerb elnök találkozóján egy tacskót két percre egy akváriumba merítettek speciális, oxigénnel telített folyadékkal. Az eljárás után a kutya a miniszterelnök-helyettes szerint él és jól van. Mi volt ez a folyadék?

„A tudósok olyan anyagokat szintetizáltak, amelyek nem léteznek a természetben – a perfluor-szénhidrogéneket, amelyekben az intermolekuláris erők olyan kicsik, hogy a folyadék és a gáz közötti köztesnek tekinthetők. 18-20-szor jobban oldják az oxigént, mint a víz Orvostudományok Evgeniy Mayevsky, professzor, az Orosz Tudományos Akadémia Elméleti és Kísérleti Biofizikai Intézetének Biológiai Rendszerek Energia Laboratóriumának vezetője, a perftorán, az úgynevezett kékvér egyik megalkotója. 1979 óta foglalkozik perfluor-szénhidrogének gyógyászati alkalmazásaival.

Egy atmoszféra parciális nyomáson mindössze 2,3 milliliter oxigén oldódik fel 100 milliliter vízben. Ugyanilyen körülmények között a perfluor-szénhidrogének akár 50 milliliter oxigént is tartalmazhatnak. Ez potenciálisan lélegzővé teszi őket.

„Például, ha mélyre merülünk, 10 méterenként legalább egy atmoszférával megnövekszik a mellkas és a tüdő, ami olyan mértékben összezsugorodik, hogy lehetetlenné válik a légzés gázszállító folyadék van a tüdőben, sűrűsége lényegesen nagyobb lesz, mint a levegő, sőt a víz is, a perfluor-szénhidrogénekben a levegőben bőségesen előforduló nitrogén, ill. amelyeknek a szövetekben való feloldódása a mélyből való felemelkedés során a dekompressziós betegség egyik legjelentősebb oka” – folytatja Mayevsky.

Az oxigén a tüdőt kitöltő folyadékból kerül be a vérbe. A vér által szállított szén-dioxid is feloldódhat benne.

A folyékony légzés elvét a halak tökéletesen elsajátítják. Kopoltyúik hatalmas mennyiségű vizet engednek át rajtuk, felveszik az ott oldott oxigént, és kiengedik a vérbe. Az embernek nincsenek kopoltyúi, és minden gázcsere a tüdőn keresztül megy végbe, amelynek felülete körülbelül 45-szöröse a test felületének. Ahhoz, hogy levegőt mozgassunk rajtuk, be- és kilélegzünk. Ebben segítenek nekünk a légzőizmok. Mivel a perfluor-szénhidrogének sűrűbbek a levegőnél, a felületeken történő légzés segítségükkel nagyon problémás.

„Ez az ilyen perfluor-szénhidrogének kiválasztásának tudománya és művészete, hogy megkönnyítsék a légzőizmok munkáját és megelőzzék a tüdő károsodását, sok múlik a folyadék légzési folyamatának időtartamán, attól, hogy az erőszakosan vagy spontán történik-e” – összegzi a kutató. .

Azonban nincs alapvető akadálya annak, hogy egy személy folyadékot lélegezzen be. Jevgenyij Majevszkij úgy véli, hogy az orosz tudósok a következő években gyakorlati alkalmazásra fogják vinni a bemutatott technológiát.

Az intenzív ellátástól a tengeralattjárók mentéséig

A tudósok a múlt század közepén kezdték el fontolóra venni a perfluor-szénhidrogéneket a belélegzett gázkeverékek alternatívájaként. 1962-ben Johannes Kylstra holland kutató megjelentette az „Egerekről mint halról” című könyvet, amely egy rágcsálóval végzett kísérletet ír le, amelyet 160 atmoszféra nyomású, oxigénes sóoldatba helyeztek. Az állat 18 órán keresztül maradt életben. Ezután Kylstra kísérletezni kezdett perfluor-szénhidrogénekkel, és már 1966-ban, a Cleveland Gyermekkórházban (USA) Leland C. Clark fiziológus megpróbálta ezeket felhasználni a cisztás fibrózisban szenvedő újszülöttek légzésének javítására. Ez egy genetikai rendellenesség, amelyben a csecsemő fejletlen tüdővel és alveolusai összeesik, ami megakadályozza a légzést. Az ilyen betegek tüdejét oxigénnel telített sóoldattal mossuk. Clark úgy döntött, jobb lenne ezt oxigéntartalmú folyadékkal megtenni. Ez a kutató ezt követően sokat tett a folyadéklégzés fejlesztéséért.

Az 1970-es évek elején a Szovjetunió érdeklődni kezdett a folyadék „légzése” iránt, nagyrészt a Leningrádi Vérátömlesztési Kutatóintézet laboratóriumának vezetőjének, Zoya Aleksandrovna Chaplyginának köszönhetően. Ez az intézet a vérpótlók - perfluor-szénhidrogén emulziókon és módosított hemoglobin oldatokon alapuló oxigénhordozók - létrehozására irányuló projekt egyik vezetőjévé vált.

Felix Beloyartsev és Khalid Khapiy aktívan dolgoztak ezeknek az anyagoknak a tüdőmosásra való felhasználásán a Szív- és érrendszeri Sebészeti Intézetben.

„Kísérleteink során a kis állatok tüdeje némileg szenvedett, de mindegyik túlélte” – emlékszik vissza Jevgenyij Majevszkij.

A folyadékot használó légzőrendszert zárt témában fejlesztették ki Leningrádban és Moszkvában, 2008 óta pedig a Szamarai Állami Repülési Egyetem Aerohidrodinamikai Tanszékén. Ott egy „Hableány” típusú kapszulát készítettek a folyadéklégzés gyakorlására a tengeralattjárók nagy mélységből történő vészmentése esetén. 2015 óta a fejlesztést Szevasztopolban tesztelik Terek témában, az Alap támogatásával.

Az atomprojekt öröksége

A perfluor-szénhidrogének (perfluor-szénhidrogének) olyan szerves vegyületek, amelyekben az összes hidrogénatomot fluoratom helyettesíti. Ezt hangsúlyozza a latin „per-” előtag, amely teljességet, integritást jelent. Ezek az anyagok a természetben nem találhatók meg. Szintetizálni a 19. század végén próbálkoztak, de igazán csak a második világháború után sikerült, amikor már az atomiparban is szükség volt rájuk. A Szovjetunióban történő gyártásukat Ivan Lyudvigovich Knunyants akadémikus, az INEOS RAS szerves fluorvegyületek laboratóriumának alapítója hozta létre.

„A perfluor-szénhidrogéneket a dúsított urán előállításának technológiájában használták. A Szovjetunióban a legnagyobb fejlesztőjük a Leningrádi Állami Alkalmazott Kémiai Intézet volt. Jelenleg Kirovo-Csepetskben és Permben gyártják őket.

A folyékony perfluor-szénhidrogének kívülről úgy néznek ki, mint a víz, de észrevehetően sűrűbbek. Nem lépnek reakcióba lúgokkal és savakkal, nem oxidálódnak, és 600 fok feletti hőmérsékleten lebomlanak. Valójában kémiailag inert vegyületeknek számítanak. Ezeknek a tulajdonságoknak köszönhetően a perfluorkarbon anyagokat az intenzív terápiában és a regeneratív gyógyászatban használják.

„Van egy ilyen műtét - hörgőmosás, amikor az érzéstelenített személy egyik tüdőjét kimossák, majd a másikat. A 80-as évek elején A. P. Savin volgográdi sebésszel arra a következtetésre jutottunk, hogy jobb ezt megtenni. ezt az eljárást perfluor-szénhidrogénnel emulzió formájában” – mutat példát Jevgenyij Mayevszkij.

Ezeket az anyagokat aktívan használják a szemészetben, a sebgyógyulás felgyorsítására, valamint betegségek, köztük a rák diagnosztizálására. Az elmúlt években külföldön fejlesztették ki a perfluor-szénhidrogéneket alkalmazó NMR-diagnosztikai módszert. Hazánkban ezeket a vizsgálatokat a Moszkvai Állami Egyetem tudóscsoportja sikeresen végzi. M. V. Lomonoszov Alekszej Khokhlov akadémikus, az INEOS, az ITEB RAS és az IIP (Serpukhov) vezetésével.

Azt is meg kell említeni, hogy ezeket az anyagokat olajok és kenőanyagok előállítására használják magas hőmérsékleten működő rendszerekhez, beleértve a sugárhajtóműveket is.

Előző cikk: Mekkora a fénysebesség Következő cikk: Harmonikus rezgések Az oszcillációs frekvencia fizikai képlete