MOSKVA 25. decembra - RIA Novosti, Tatyana Pichugina. Odkedy Foundation for Advanced Study (FPI) schválila projekt tekutého dýchania v roku 2016, verejnosť sa veľmi zaujíma o jeho úspech. Nedávna demonštrácia schopností tejto technológie doslova vybuchla internet. Na stretnutí podpredsedu vlády Dmitrija Rogozina a srbského prezidenta Aleksandara Vučiča ponorili jazvečíka na dve minúty do akvária so špeciálnou kvapalinou nasýtenou kyslíkom. Po zákroku je pes podľa podpredsedu vlády živý a zdravý. Čo to bolo za tekutinu?
"Vedci syntetizovali látky, ktoré v prírode neexistujú - perfluórované uhľovodíky, v ktorých sú medzimolekulové sily také malé, že sa považujú za niečo medzičlánky medzi kvapalinou a plynom. Rozpúšťajú v sebe kyslík 18 až 20-krát viac ako voda," hovorí. doktor lekárskych vied Evgeny Mayevsky, profesor, vedúci Laboratória energie biologických systémov v Ústave teoretickej a experimentálnej biofyziky Ruskej akadémie vied, jeden z tvorcov perftoranu, takzvanej modrej krvi. Od roku 1979 pracuje na medicínskych aplikáciách perfluórovaných uhľovodíkov.
Pri parciálnom tlaku jednej atmosféry sa v 100 mililitroch vody rozpustí iba 2,3 mililitra kyslíka. Za rovnakých podmienok môžu perfluórované uhľovodíky obsahovať až 50 mililitrov kyslíka. Vďaka tomu sú potenciálne priedušné.
"Napríklad pri potápaní do hĺbky každých 10 metrov sa tlak zvýši minimálne o jednu atmosféru. V dôsledku toho sa hrudník a pľúca zmenšia do takej miery, že v plynnom prostredí nebude možné dýchať. A ak v pľúcach je plynonosná kvapalina, oveľa vyššej hustoty ako vzduch a dokonca aj voda, budú schopné fungovať.V perfluórovaných uhľovodíkoch môže byť kyslík rozpustený bez prímesí dusíka, ktorý je vo vzduchu hojný a ktorého rozpúšťanie v tkanivách je jednou z najvýznamnejších príčin dekompresnej choroby pri zdvíhaní z hĺbky,“ pokračuje Mayevskij.
Kyslík sa dostane do krvi z tekutiny, ktorá napĺňa pľúca. Dokáže tiež rozpustiť oxid uhličitý prenášaný krvou.
Princíp tekutého dýchania ryby dokonale ovládajú. Ich žiabre prechádzajú cez seba obrovské množstvo vody, odoberajú tam rozpustený kyslík a odovzdávajú ho krvi. Človek nemá žiabre a všetka výmena plynov prebieha cez pľúca, ktorých povrch je asi 45-krát väčší ako povrch tela. Aby sme cez ne prehnali vzduch, nadýchneme sa a vydýchneme. Pomáhajú nám v tom dýchacie svaly. Keďže perfluórované uhľovodíky sú hustejšie ako vzduch, dýchanie na povrchu s ich pomocou je veľmi problematické.
"Toto je veda a umenie vybrať také perfluórované uhľovodíky, aby sa uľahčila práca dýchacieho svalstva a zabránilo sa poškodeniu pľúc. Veľa závisí od trvania procesu dýchania tekutiny, od toho, či k nemu dochádza násilne alebo spontánne," uzatvára výskumník. .
Neexistujú však žiadne zásadné prekážky, aby človek dýchal tekutinu. Evgeny Mayevsky verí, že ruskí vedci privedú demonštrovanú technológiu do praktického využitia v najbližších rokoch.
Od resuscitácie po záchranu ponoriek
Vedci začali uvažovať o perfluorokarbónoch ako o alternatíve k zmesiam dýchacích plynov v polovici minulého storočia. V roku 1962 holandský výskumník Johannes Kylstra publikoval knihu „O myšiach ako rybách“, ktorá opisuje experiment s hlodavcom umiestneným v okysličovanom soľnom roztoku pri tlaku 160 atmosfér. Zviera zostalo nažive 18 hodín. Potom Kilstra začal experimentovať s perfluorokarbónmi a už v roku 1966 v Clevelandskej detskej nemocnici (USA) sa ich fyziológ Leland C. Clark pokúsil použiť na zlepšenie dýchania novorodencov s cystickou fibrózou. Ide o genetické ochorenie, pri ktorom sa dieťa narodí s nedostatočne vyvinutými pľúcami, kolabujú mu alveoly, čo bráni dýchaniu. Pľúca takýchto pacientov sa preplachujú okysličeným fyziologickým roztokom. Clark sa rozhodol, že je lepšie to urobiť s kvapalinou obsahujúcou kyslík. Tento výskumník následne urobil veľa pre rozvoj tekutého dýchania.
© 20th Century Fox Film CorporationZáber z filmu "The Abyss"
© 20th Century Fox Film Corporation
Začiatkom sedemdesiatych rokov sa ZSSR začal zaujímať o „dýchaciu“ tekutinu, a to najmä vďaka vedúcej laboratória Leningradského výskumného ústavu krvnej transfúzie Zoji Aleksandrovna Chaplygina. Tento ústav sa stal jedným z lídrov v projekte tvorby krvných náhrad - nosičov kyslíka na báze emulzií perfluórovaných uhľovodíkov a roztokov modifikovaného hemoglobínu.
Felix Beloyartsev a Khalid Khapiy aktívne pracovali na použití týchto látok na umývanie pľúc v Ústave kardiovaskulárnej chirurgie.
„Pri našich experimentoch trochu trpeli pľúca malých zvierat, ale všetky prežili,“ spomína Evgeny Mayevsky.
Dýchací systém s pomocou kvapaliny bol vyvinutý na uzavretú tému v inštitútoch Leningrad a Moskva a od roku 2008 - na Katedre aerohydrodynamiky Štátnej leteckej univerzity v Samare. Vyrobili kapsulu typu „Morská panna“ na nácvik dýchania tekutín v prípade núdzovej záchrany potápačov z veľkých hĺbok. Od roku 2015 je vývoj testovaný v Sevastopole na tému Terek, podporovaný FPI.
Dedičstvo jadrového projektu
Perfluórované uhľovodíky (perfluórované uhľovodíky) sú organické zlúčeniny, v ktorých sú všetky atómy vodíka nahradené atómami fluóru. To je zdôraznené latinskou predponou „per-“, čo znamená úplnosť, celistvosť. Tieto látky sa v prírode nenachádzajú. O ich syntézu sa pokúsili koncom 19. storočia, no skutočne sa im to podarilo až po druhej svetovej vojne, keď boli potrebné pre jadrový priemysel. Ich výrobu v ZSSR založil akademik Ivan Ludwigovič Knunyants, zakladateľ laboratória organofluórových zlúčenín na Ekonomickom ústave Ruskej akadémie vied.
"Perfluórované uhľovodíky boli použité v technológii získavania obohateného uránu. V ZSSR bol ich najväčším vývojárom Štátny ústav aplikovanej chémie v Leningrade. V súčasnosti sa vyrábajú v Kirovo-Čepetsku a Perme," hovorí Mayevskij.
Navonok tekuté perfluórované uhľovodíky vyzerajú ako voda, ale sú výrazne hustejšie. Nereagujú s alkáliami a kyselinami, neoxidujú a pri teplotách nad 600 stupňov sa rozkladajú. V skutočnosti sa považujú za chemicky inertné zlúčeniny. Vďaka týmto vlastnostiam sa perfluorokarbónové materiály používajú v resuscitačnej a regeneratívnej medicíne.
"Existuje taká operácia - výplach priedušiek, kedy sa človeku v narkóze vymyjú jednou pľúcou a potom druhou. Začiatkom 80. rokov sme spolu s volgogradským chirurgom A.P. Savinom dospeli k záveru, že tento postup je najlepšie robiť s perfluórovaný uhľovodík vo forme emulzie,“ uvádza príklad Evgeny Mayevsky.
Tieto látky sa aktívne používajú v oftalmológii, na urýchlenie hojenia rán, pri diagnostike chorôb vrátane rakoviny. V posledných rokoch sa v zahraničí rozvinula metóda NMR diagnostiky pomocou perfluórovaných uhľovodíkov. U nás tieto štúdie úspešne realizuje tím vedcov z Moskovskej štátnej univerzity. M. V. Lomonosova pod vedením akademika Alexeja Chochlova, INEOS, ITEB RAS a IEP (Serpukhov).
Nemožno nespomenúť skutočnosť, že tieto látky sa používajú na výrobu olejov, mazív pre systémy pracujúce pri vysokých teplotách, vrátane prúdových motorov.
Kvapalina nasýtená rozpusteným kyslíkom, ktorá preniká do krvi. Najvhodnejšími látkami na tento účel sú perfluorokarbónové zlúčeniny, ktoré dobre rozpúšťajú kyslík a oxid uhličitý, majú nízke povrchové napätie, sú vysoko inertné a v organizme sa nemetabolizujú.
Čiastočná kvapalinová ventilácia pľúc je v súčasnosti v klinickom skúšaní pre rôzne respiračné poruchy. Bolo vyvinutých niekoľko metód kvapalinovej ventilácie pľúc, vrátane ventilácie pomocou pár a aerosólov perfluórovaných uhľovodíkov.
Plná kvapalinová ventilácia pľúc spočíva v úplnom naplnení pľúc kvapalinou. Pokusy o úplnej kvapalinovej ventilácii pľúc sa uskutočnili na zvieratách v 70. a 80. rokoch 20. storočia v ZSSR a USA, ale toto štádium ešte neopustili. Je to spôsobené tým, že študované zlúčeniny vhodné na kvapalinovú ventiláciu pľúc majú množstvo nevýhod, ktoré výrazne obmedzujú ich použiteľnosť. Najmä neboli nájdené žiadne metódy, ktoré by sa dali aplikovať nepretržite.
Predpokladá sa, že tekuté dýchanie môže byť použité pri hlbokomorskom potápaní, vesmírnych letoch, ako jeden z prostriedkov pri komplexnej terapii niektorých chorôb.
V kultúre
Niečo podobné ukázal film Jamesa Camerona The Abyss (dotýka sa použitia tekutého dýchacieho prístroja pri ultrahĺbkovom potápaní) a dotkol sa toho aj v knihe Dana Browna Stratený symbol.
Vo finále sci-fi filmu Briana de Palmu Misia na Mars sa hrdina Garyho Sinise ocitne na palube marťanskej lode, ktorá ukazuje aj využitie technológie dýchania tekutín.
Napíšte recenziu na článok "Tekuté dýchanie"
Poznámky
Odkazy
- bja.oxfordjournals.org/content/91/1/143.full
Úryvok charakterizujúci tekuté dýchanie
Princ sa otočil k správcovi a hľadel naňho zamračenými očami.- Čo? minister? Ktorý minister? Kto si objednal? prehovoril svojim prenikavým, tvrdým hlasom. - Pre princeznú, dcéra moja, nevyčistili to, ale pre ministra! Nemám ministrov!
Vaša Excelencia, myslel som si...
- Myslel si! kričal princ a vyslovoval slová zbrklejšie a nesúvislejšie. - Myslel si... Zbojníci! eštebáci! Naučím ťa veriť, - a zdvihnúc palicu, švihol ňou po Alpatychovi a bol by ho zasiahol, keby sa manažér nedobrovoľne neodchýlil od úderu. - Myslel som! Darebáci! skríkol náhlivo. Ale napriek tomu, že Alpatych, ktorý sa sám bál svojej drzosti - odchýliť sa od úderu, sa priblížil k princovi a poslušne pred ním sklonil holú hlavu, alebo možno práve preto princ pokračoval v kričať: „darebáci! vyhodiť cestu!" inokedy palicu nezodvihol a vbehol do izieb.
Pred večerou ho čakala princezná a m lle Bourienne, ktorí vedeli, že princ nemá dobrú náladu: m lle Bourienne s rozžiarenou tvárou, ktorá povedala: „Nič neviem, som rovnaký. ako vždy,“ a princezná Mary – bledá, vystrašená, so sklopenými očami. Najťažšie pre princeznú Mary bolo, že vedela, že v týchto prípadoch je potrebné konať ako m lle Bourime, ale nedokázala to. Zdalo sa jej: „Ak sa budem správať, akoby som si to nevšímal, bude si myslieť, že s ním nemám súcit; Urobím to tak, že ja sám som nudný a neštandardný, povie (ako sa to stalo), že som zvesil nos, “atď.
Princ pozrel na dcérinu vystrašenú tvár a odfrkol si.
"Doktor... alebo blázon!..." povedal.
„A ten nie je! tiež ju ohovárali,“ myslel na malú princeznú, ktorá nebola v jedálni.
- Kde je princezná? - spýtal sa. - skrývať sa?...
„Nie je celkom v poriadku,“ povedala m lle Bourienne a veselo sa usmievala, „nevyjde von. V jej pozícii je to tak pochopiteľné.
- Hm! hm uh! uh! - povedal princ a sadol si za stôl.
Zdalo sa mu, že tanier nie je čistý; ukázal na škvrnu a pustil ju. Tikhon to zdvihol a podal barmanovi. Malá princezná nebola chorá; ale tak neodolateľne sa bála princa, že keď počula, ako má zlú náladu, rozhodla sa nevychádzať von.
„Bojím sa o dieťa,“ povedala m lle Bourienne, „Boh vie, čo sa dá urobiť od strachu.
Vo všeobecnosti malá princezná žila v Lysých horách neustále pod pocitom strachu a antipatie voči starému princovi, čo si neuvedomovala, pretože strach prevládal natoľko, že ho necítila. Antipatia bola aj zo strany princa, no prehlušilo ju pohŕdanie. Princezná, ktorá sa usadila v Lysých horách, sa obzvlášť zamilovala do m lle Bourienne, trávila s ňou dni, žiadala ju, aby u nej strávila noc, často sa s ňou rozprávala o svojom svokrovi a súdila ho.
- Il nous coming du monde, mon princ, [Hostia k nám prichádzajú, princ.] - povedala m lle Bourienne a rozvinula ružovými rukami biely obrúsok. - Syn excellence le princa Kouraguine avec son fils, a ce que j "ai entendu dire? [Jeho Excelencia princ Kuragin so svojím synom, koľko som toho počula?] - povedala spýtavo.
"Hm... tento vynikajúci chlapec... vymenoval som ho do kolégia," povedal princ rozhorčene. - A prečo syn, nerozumiem. Princezná Lizaveta Karlovna a princezná Marya môžu vedieť; Neviem, prečo sem berie tohto syna. ja nepotrebujem. A pozrel na červenajúcu sa dcéru.
- Nezdravé, však? Zo strachu z ministra, ako dnes povedal tento hlupák Alpatych.
- Nie, mon pere. [otec.]
Bez ohľadu na to, ako neúspešne sa m lle Bourienne dostala k téme rozhovoru, nezastavila sa a rozprávala sa o skleníkoch, o kráse nového rozkvitnutého kvetu a princ po polievke zmäkol.
Po večeri išiel k svojej svokre. Malá princezná sedela pri malom stolíku a rozprávala sa s Mashou, slúžkou. Keď uvidela svojho svokra, zbledla.
Malá princezná sa veľmi zmenila. Teraz bola viac zlá ako dobrá. Líca klesli, pera sa zdvihla, oči boli stiahnuté.
"Áno, nejaký druh tiaže," odpovedala na princovu otázku o tom, čo cíti.
Vedecký výskum sa nezastaví ani na jeden deň, pokrok ide ďalej a prináša ľudstvu stále nové a nové objavy. V oblasti štúdia živých bytostí a syntézy neobvyklých látok pracujú stovky vedcov a ich asistentov. Celé oddelenia experimentujú, skúšajú rôzne teórie a niekedy objavy ohromujú fantáziu – veď to, o čom sa dalo len snívať, sa môže stať skutočnosťou. Rozvíjajú nápady a otázky o zmrazení človeka v kryokomore s následným rozmrazením o storočie či o schopnosti dýchať tekutinu nie sú pre nich len fantastickým príbehom. Ich tvrdá práca môže tieto fantázie naplniť.
Vedci sa už dlho zaujímajú o otázku: môže človek dýchať tekutinu?
Potrebuje človek tekuté dýchanie
Na takýto výskum sa nešetrí ani úsilie, ani čas, ani peniaze. A jedna z týchto otázok, ktoré znepokojujú tie najosvietenejšie mysle už desaťročia, je nasledovná – je pre človeka možné tekuté dýchanie? Budú pľúca schopné absorbovať kyslík nie zo špeciálnej tekutiny? Pre tých, ktorí pochybujú o skutočnej potrebe tohto typu dýchania, môžeme uviesť aspoň 3 sľubné oblasti, kde to človeku dobre poslúži. Ak to, samozrejme, dokážu zrealizovať.
- Prvým smerom je potápanie do veľkých hĺbok. Ako viete, pri potápaní potápač zažíva tlak vodného prostredia, ktoré je 800-krát hustejšie ako vzduch. A zvyšuje sa o 1 atmosféru každých 10 metrov hĺbky. Takéto prudké zvýšenie tlaku je spojené s veľmi nepríjemným účinkom - plyny rozpustené v krvi začnú vrieť vo forme bublín. Tento jav sa nazýva „kesónová choroba“, často postihuje tých, ktorí sa na ňom aktívne podieľajú. Pri plávaní v hlbokých vodách tiež existuje riziko otravy kyslíkom alebo dusíkom, pretože v takýchto podmienkach sa tieto pre nás životne dôležité plyny stávajú veľmi jedovatými. Aby s tým nejako bojovali, používajú buď špeciálne dýchacie zmesi alebo pevné skafandre, ktoré v sebe udržiavajú tlak 1 atmosféry. Ak by však bolo možné kvapalinové dýchanie, stalo by sa tretím, najjednoduchším riešením problému, pretože dýchacia kvapalina nenasýti telo dusíkom a inertnými plynmi a nie je potrebná dlhá dekompresia.
- Druhým spôsobom aplikácie je medicína. Použitie dýchacích tekutín v nej by mohlo zachrániť život predčasne narodených detí, pretože ich priedušky sú nedostatočne vyvinuté a ventilátory ich môžu ľahko poškodiť. Ako viete, v maternici sú pľúca embrya naplnené tekutinou a v čase narodenia sa v ňom hromadí pľúcna povrchovo aktívna látka - zmes látok, ktoré nedovoľujú, aby sa tkanivá pri dýchaní vzduchu zlepili. Ale pri skorom pôrode vyžaduje dýchanie od dieťaťa príliš veľa sily a to môže byť smrteľné.
História má precedens pre použitie úplnej tekutinovej ventilácie a siaha až do roku 1989. Aplikoval ho T. Shaffer, ktorý pôsobil ako pediater na Temple University (USA) a zachraňoval predčasne narodené deti pred smrťou. Žiaľ, pokus bol neúspešný, traja malí pacienti neprežili, ale stojí za zmienku, že úmrtia boli spôsobené inými príčinami, a nie samotnou metódou dýchania pomocou tekutín.
Odvtedy sa plne ventilované ľudské pľúca neodvážili, ale v 90. rokoch boli pacienti s ťažkým zápalom podrobení čiastočnej kvapalinovej ventilácii. V tomto prípade sú pľúca naplnené len čiastočne. Bohužiaľ, účinnosť metódy bola kontroverzná, pretože konvenčná ventilácia vzduchu fungovala rovnako dobre.
- Aplikácia v kozmonautike. So súčasnou úrovňou technológie zažije astronaut počas letu g-silu až 10 g. Po tejto hranici nie je možné udržať nielen pracovnú kapacitu, ale ani vedomie. Áno, a zaťaženie tela je nerovnomerné a pozdĺž otočného bodu, ktorý je možné vylúčiť pri ponorení do kvapaliny, sa tlak rozšíri rovnomerne na všetky body tela. Tento princíp je základom konštrukcie pevného skafandru Libelle, naplneného vodou a umožňujúceho zvýšenie limitu na 15-20 g, a to aj z dôvodu obmedzenia hustoty ľudských tkanív. A ak je astronaut nielen ponorený do kvapaliny, ale sú ňou naplnené aj jeho pľúca, potom bude možné bez problémov znášať extrémne preťaženie ďaleko za hranicou 20 g. Nie je to samozrejme nekonečné, ale prah bude veľmi vysoký, ak je splnená jedna podmienka - kvapalina v pľúcach a okolo tela musí mať rovnakú hustotu ako voda.
Vznik a vývoj tekutého dýchania
Úplne prvé experimenty sa datujú do 60. rokov minulého storočia. Ako prví testovali vznikajúcu technológiu kvapalinového dýchania laboratórne myši a potkany, nútené dýchať nie vzduch, ale fyziologický roztok, ktorý bol pod tlakom 160 atmosfér. A dýchali! No vyskytol sa problém, ktorý im v takomto prostredí bránil dlhodobo prežiť – kvapalina neumožňovala odstrániť oxid uhličitý.
Ale experimenty tam neskončili. Ďalej sa začal výskum organických látok, ktorých atómy vodíka boli nahradené atómami fluóru – takzvané perfluórované uhľovodíky. Výsledky boli oveľa lepšie ako pri starodávnej a primitívnej tekutine, pretože perfluórovaný uhľovodík je inertný, telo ho neabsorbuje a dokonale rozpúšťa kyslík a vodík. K dokonalosti to ale malo ďaleko a výskum v tomto smere pokračoval.
Teraz je najlepším úspechom v tejto oblasti perflubron (komerčný názov - "Liquivent"). Vlastnosti tejto kvapaliny sú úžasné:
- Alveoly sa lepšie otvárajú, keď sa táto tekutina dostane do pľúc a zlepšuje sa výmena plynov.
- Táto kvapalina môže niesť 2-krát viac kyslíka v porovnaní so vzduchom.
- Nízky bod varu umožňuje jeho odstránenie z pľúc odparovaním.
Ale naše pľúca nie sú určené na úplne tekuté dýchanie. Ak ich úplne naplníte perflubronom, budete potrebovať membránový oxygenátor, výhrevné teleso a vetranie vzduchu. A nezabudnite, že táto zmes je 2x hustejšia ako voda. Preto sa používa zmiešaná ventilácia, pri ktorej sú pľúca naplnené tekutinou len na 40 %.
Ale prečo nemôžeme dýchať tekutinu? Všetko kvôli oxidu uhličitému, ktorý sa v kvapalnom médiu veľmi zle odstraňuje. Človek s hmotnosťou 70 kg musí prehnať každú minútu 5 litrov zmesi, a to v pokojnom stave. Preto, aj keď sú naše pľúca technicky schopné extrahovať kyslík z tekutín, sú príliš slabé. Ostáva teda len dúfať v budúci výskum.
voda ako vzduch
Aby konečne svetu hrdo oznámili - "Teraz môže človek dýchať pod vodou!" - vedci niekedy vyvinuli úžasné zariadenia. A tak v roku 1976 biochemici z Ameriky vytvorili zázračné zariadenie schopné regenerovať kyslík z vody a poskytnúť ho potápačovi. S dostatočnou kapacitou batérie mohol potápač zostať a dýchať v hĺbke takmer neobmedzene.
Všetko to začalo tým, že vedci začali výskum založený na skutočnosti, že hemoglobín dodáva vzduch rovnako dobre zo žiabrov aj z pľúc. Používali vlastnú žilovú krv zmiešanú s polyuretánom – ponorili ju do vody a táto tekutina absorbovala kyslík, ktorý je štedro rozpustený vo vode. Ďalej bola krv nahradená špeciálnym materiálom a výsledkom bolo zariadenie, ktoré fungovalo ako obvyklé žiabre akejkoľvek ryby. Osud vynálezu je takýto: získala ho istá spoločnosť, ktorá naň minula 1 milión dolárov, a odvtedy o zariadení nebolo nič počuť. A, samozrejme, nešiel do predaja.
To ale nie je hlavným cieľom vedcov. Ich snom nie je dýchací prístroj, chcú samotného človeka naučiť dýchať tekutinu. A pokusy o uskutočnenie tohto sna doteraz neboli opustené. Napríklad jeden z výskumných ústavov v Rusku vykonal testy tekutého dýchania na dobrovoľníkovi s vrodenou patológiou - absenciou hrtana. A to znamenalo, že jednoducho nemal reakciu tela na tekutinu, v ktorej je najmenšia kvapka vody na prieduškách sprevádzaná stlačením hltanového kruhu a udusením. Keďže tento sval jednoducho nemal, experiment bol úspešný. Do pľúc sa mu naliala tekutina, ktorú počas celého experimentu premiešaval pomocou brušných pohybov, potom ju pokojne a bezpečne odčerpal. Je charakteristické, že zloženie soli tekutiny zodpovedalo zloženiu soli v krvi. To možno považovať za úspech a vedci tvrdia, že čoskoro nájdu metódu tekutého dýchania dostupnú aj ľuďom bez patológií.
Takže mýtus alebo realita?
Napriek tvrdohlavosti človeka, ktorý chce vášnivo dobyť všetky možné biotopy, príroda sama stále rozhoduje o tom, kde bude žiť. Bohužiaľ, bez ohľadu na to, koľko času sa venuje výskumu, bez ohľadu na to, koľko miliónov sa minie, je nepravdepodobné, že človek je predurčený dýchať pod vodou aj na súši. Ľudia a morský život majú, samozrejme, veľa spoločného, ale stále existuje oveľa viac rozdielov. Obojživelník by podmienky oceánu nezniesol a ak by sa dokázal prispôsobiť, cesta späť na pevninu by bola pre neho uzavretá. A rovnako ako v prípade potápačov, aj obojživelníci chodili na pláž vo vodných oblekoch. A preto, bez ohľadu na to, čo hovoria nadšenci, verdikt vedcov je stále pevný a sklamaný - dlhý život človeka pod vodou je nemožný, v tomto ohľade je nerozumné ísť proti matke prírode a všetky pokusy o tekuté dýchanie sú odsúdené na zánik. k neúspechu.
Ale nezúfajte. Aj keď sa morské dno nikdy nestane naším domovom, máme všetky mechanizmy tela a technické možnosti na to, aby sme na ňom mohli byť častými hosťami. Takže stojí za to byť smutný? Veď tieto prostredia si už človek do istej miery podmanil a teraz pred ním ležia priepasti vesmíru.
A zatiaľ môžeme s istotou povedať, že hlbiny oceánu budú pre nás vynikajúcim pracoviskom. Ale vytrvalosť môže viesť k veľmi tenkej čiare skutočného dýchania pod vodou, na vyriešení tohto problému sa musí len pracovať. A aká bude odpoveď na otázku, či zmeniť suchozemskú civilizáciu na podvodnú, závisí len od človeka samotného.
Život na našej planéte zrejme vznikol vo vode – v prostredí, kde sú zásoby kyslíka veľmi vzácne. Pri atmosférickom tlaku je obsah kyslíka vo vzduchu na hladine mora 200 mililitrov na liter a menej ako sedem mililitrov kyslíka je rozpustených v litri povrchovej vody.
Prví obyvatelia našej planéty, ktorí sa prispôsobili vodnému prostrediu, dýchali žiabrami, ktorých účelom je extrahovať z vody maximálne množstvo kyslíka.
V priebehu evolúcie si zvieratá osvojili suchozemskú atmosféru bohatú na kyslík a začali dýchať pľúcami. Funkcie dýchacích orgánov zostali rovnaké.
V pľúcach aj v žiabrách preniká kyslík z prostredia cez tenké membrány do ciev a z krvi sa do okolia uvoľňuje oxid uhličitý. Takže rovnaké procesy prebiehajú v žiabrách a v pľúcach. To vyvoláva otázku: bolo by zviera s pľúcami schopné dýchať vo vodnom prostredí, ak by obsahovalo dostatok kyslíka?
Odpoveď na túto otázku si zaslúži pozornosť z niekoľkých dôvodov. Najprv by sme sa mohli dozvedieť, prečo sú dýchacie orgány suchozemských živočíchov tak odlišné v štruktúre od zodpovedajúcich orgánov vodných živočíchov.
Okrem toho je odpoveď na túto otázku čisto praktická. Ak by špeciálne vyškolený človek mohol dýchať vo vodnom prostredí, uľahčilo by to skúmanie hlbín oceánu a cestovanie na vzdialené planéty. To všetko slúžilo ako základ pre uskutočnenie množstva experimentov na štúdium možnosti dýchania suchozemských cicavcov vodou.
Problémy s dýchaním vody
Experimenty sa uskutočnili v laboratóriách v Holandsku a USA. Dýchanie vody je spojené s dvoma hlavnými problémami. Jeden už bol spomenutý: pri bežnom atmosférickom tlaku sa vo vode rozpustí príliš málo kyslíka.
Druhým problémom je, že voda a krv sú tekutiny s veľmi odlišnými fyziologickými vlastnosťami. Pri „vdýchnutí“ môže voda poškodiť pľúcne tkanivo a spôsobiť fatálne zmeny v objeme a zložení tekutín v tele.
Predpokladajme, že sme pripravili špeciálny izotonický roztok, kde je zloženie solí rovnaké ako v krvnej plazme. Pri vysokom tlaku je roztok nasýtený kyslíkom (jeho koncentrácia je približne rovnaká ako vo vzduchu). Bude môcť zviera v takomto riešení dýchať?
Prvé takéto experimenty sa uskutočnili na Leidenskej univerzite. Cez vzduchový uzáver podobný záchrannému člnu ponorky boli myši zavedené do komory naplnenej špeciálne pripraveným roztokom, ktorý bol natlakovaný kyslíkom. Cez priehľadné steny komory bolo možné pozorovať správanie myší.
Zvieratá sa v prvých chvíľach snažili dostať na hladinu, no drôtené pletivo im v tom bránilo. Po prvom vzrušení sa myši upokojili a nezdalo sa, že by v podobnej situácii veľmi trpeli. Robili pomalé, rytmické dýchacie pohyby, zrejme vdychovali a vydychovali tekutinu. Niektorí z nich žili v takýchto podmienkach mnoho hodín.
Hlavná ťažkosť s dýchaním vody
Po sérii experimentov sa ukázalo, že rozhodujúcim faktorom určujúcim dĺžku života myší nie je nedostatok kyslíka (ktorý by sa dal do roztoku zaviesť v akomkoľvek požadovanom množstve jednoduchým zvýšením jeho parciálneho tlaku), ale obtiažnosť vypudzovania uhlíka. oxidu z tela v potrebnom rozsahu.
Myš, ktorá žila najdlhšie - 18 hodín - bola v roztoku, do ktorého sa pridalo malé množstvo organického pufra, tris(hydroxymetyl)aminometánu. Ten minimalizuje nepriaznivý účinok akumulácie oxidu uhličitého u zvierat. K predĺženiu života prispelo aj zníženie teploty roztoku na 20 °C (asi polovica normálnej telesnej teploty myši).
V tomto prípade to bolo spôsobené všeobecným spomalením metabolických procesov.
Liter vzduchu vydýchnutého zvieraťom zvyčajne obsahuje 50 mililitrov oxidu uhličitého. Za rovnakých okolností (teplota, parciálny tlak oxidu uhličitého) sa v jednom litri soľného roztoku, ktorý je svojím zložením soli identický s krvou, rozpustí len 30 mililitrov tohto plynu.
To znamená, že aby sa uvoľnilo potrebné množstvo oxidu uhličitého, musí zviera vdýchnuť dvakrát toľko vody ako vzduchu. (Ale čerpanie tekutiny cez bronchiálne cievy vyžaduje 36-krát viac energie, pretože viskozita vody je 36-krát vyššia ako viskozita vzduchu.)
Z toho je zrejmé, že aj pri absencii turbulentného pohybu tekutiny v pľúcach vyžaduje dýchanie vody 60-krát viac energie ako dýchanie vzduchu.
Preto nie je nič prekvapujúce na tom, že pokusné zvieratá postupne ochabovali a následne – v dôsledku vyčerpania a hromadenia oxidu uhličitého v tele – sa zastavilo dýchanie.
Výsledky experimentu
Na základe vykonaných experimentov nebolo možné posúdiť, koľko kyslíka vstupuje do pľúc, nakoľko je nasýtený v arteriálnej krvi a aký je stupeň akumulácie oxidu uhličitého v krvi zvierat. Postupne sme sa priblížili k sérii pokročilejších experimentov.
Boli vykonávané na psoch vo veľkej komore vybavenej prídavným zariadením. Komora bola naplnená vzduchom pod tlakom 5 atmosfér. Nechýbal ani soľný kúpeľ, nasýtený kyslíkom. Bolo do nej ponorené pokusné zviera. Pred experimentom, aby sa znížila celková spotreba kyslíka v tele, boli psy anestetizované a ochladené na 32 °C.
Počas ponoru pes robil prudké dýchacie pohyby. Pramienok vody stúpajúci z povrchu jasne ukazoval, že pumpuje roztok cez pľúca. Na konci experimentu bol pes vytiahnutý z vane, bola odstránená voda z pľúc a boli znovu naplnené vzduchom. Zo šiestich testovaných zvierat jedno prežilo. Pes dýchal vo vode 24 minút.
Výsledky experimentu možno formulovať nasledovne: za určitých podmienok môžu zvieratá, ktoré dýchajú vzduch, po obmedzený čas dýchať vodu. Hlavnou nevýhodou dýchania vodou je hromadenie oxidu uhličitého v tele.
Počas experimentu bol krvný tlak prežívajúceho psa o niečo nižší ako normálne, ale zostal konštantný; pulz a dýchanie boli pomalé, ale pravidelné, arteriálna krv bola nasýtená kyslíkom. Obsah oxidu uhličitého v krvi sa postupne zvyšoval.
To znamenalo, že energická dýchacia aktivita psa nestačila na odstránenie potrebného množstva oxidu uhličitého z tela.
Nová séria experimentov s dýchaním vody
Na New York State University som pokračoval v spolupráci s Hermanom Raanom, Edwardom X. Lanfearom a Charlesom W. Paganellim. V novej sérii experimentov boli použité prístroje, ktoré umožnili získať špecifické údaje o výmene plynov, ku ktorej dochádza v pľúcach psa pri dýchaní tekutiny. Ako predtým, zvieratá dýchali fyziologický roztok nasýtený kyslíkom pri tlaku 5 atmosfér.
Zloženie plynu vdychovanej a vydychovanej tekutiny bolo stanovené na vstupe a výstupe roztoku z pľúc psov. Kvapalina bohatá na kyslík sa dostala do tela anestetizovaného psa cez gumenú hadičku vloženú do priedušnice. Prietok bol regulovaný ventilovým čerpadlom.
Pri každom vdýchnutí roztok pod vplyvom gravitácie prúdil do pľúc a počas výdychu sa kvapalina podľa toho istého princípu dostala do špeciálneho prijímača. Množstvo kyslíka absorbovaného v pľúcach a množstvo uvoľneného oxidu uhličitého boli stanovené ako rozdiel medzi zodpovedajúcimi hodnotami v rovnakých objemoch vdýchnutej a vydychovanej tekutiny.
Zvieratá neboli chladené. Ukázalo sa, že za týchto podmienok pes vytiahne z vody približne rovnaké množstvo kyslíka, ako zvyčajne zo vzduchu. Ako sa dalo očakávať, zvieratá nevydychovali dostatok oxidu uhličitého, a tak sa obsah oxidu uhličitého v krvi postupne zvyšoval.
Na konci experimentu, ktorý trval až štyridsaťpäť minút, bola cez špeciálny otvor v priedušnici odstránená voda z pľúc psa. Pľúca sa prepláchli niekoľkými dávkami vzduchu. Dodatočné postupy na „revitalizáciu“ sa neuskutočnili. Šesť zo šestnástich psov prežilo experiment bez zjavných následkov.
Interakcia troch prvkov
Dýchanie rýb aj cicavcov je založené na komplexnej interakcii troch prvkov:
1) potreby tela na výmenu plynov,
2) fyzikálne vlastnosti prostredia a
3) štruktúra dýchacích orgánov.
Aby sme sa povzniesli nad čisto intuitívne hodnotenie významu štruktúry orgánov v procese adaptácie, je potrebné presne pochopiť všetky tieto interakcie. Je zrejmé, že takéto otázky by sa mali klásť. Ako sa molekula kyslíka dostane z prostredia do krvi? Aká je jej presná cesta? Odpovedať na tieto otázky je oveľa ťažšie, ako by sa mohlo zdať.
Keď sa hrudník roztiahne, vzduch (alebo voda) vstupuje do pľúc zvieraťa. Čo sa stane s tekutinou, ktorá sa dostane do hraničných vzduchových vakov pľúc? Pozrime sa na tento jav na jednoduchom príklade.
Ak sa malé množstvo atramentu pomaly vstrekne cez ihlu do injekčnej striekačky čiastočne naplnenej vodou, najskôr vytvoria tenký prúd v strede nádoby. Po ukončení „inhalácie“ sa atrament postupne rozleje po celom objeme vody.
Ak sa atrament vstrekne rýchlo, takže prúdenie je turbulentné, premiešanie samozrejme prebehne oveľa rýchlejšie. Na základe získaných údajov a tiež s prihliadnutím na veľkosť bronchiálnych trubíc možno konštatovať, že vdychovaný vzduch alebo prúd vody vstupuje do vzduchových vakov pomaly, bez turbulencií.
Preto sa dá predpokladať, že pri vdychovaní čerstvého vzduchu (alebo vody) sa molekuly kyslíka najskôr koncentrujú v strede vzduchových vakov (alveol). Teraz musia prekonať značné vzdialenosti difúziou, kým sa dostanú k stenám, cez ktoré vstupujú do krvi.
Tieto vzdialenosti sú mnohonásobne väčšie ako hrúbka membrán, ktoré oddeľujú vzduch od krvi v pľúcach. Ak je vdychovaným médiom vzduch, nezáleží na tom príliš: kyslík je distribuovaný rovnomerne v alveole v milióntinach sekundy.
Rýchlosť šírenia plynov vo vode je 6 000 krát nižšia ako vo vzduchu. Preto pri dýchaní s vodou existuje rozdiel v parciálnych tlakoch kyslíka v centrálnej a periférnej oblasti. V dôsledku nízkej rýchlosti difúzie plynov je tlak kyslíka v strede alveol pri každom dýchacom cykle vyšší ako na stenách. Koncentrácia oxidu uhličitého opúšťajúceho krv je väčšia pri stenách alveol ako v strede.
Výmena plynov v pľúcach
Takéto teoretické predpoklady vznikli na základe štúdia plynového zloženia vydychovanej tekutiny pri pokusoch na psoch. Voda vytekajúca z pľúc psa sa zachytávala do dlhej trubice.
Ukázalo sa, že v prvej časti vody, ktorá zrejme pochádzala z centrálnej časti alveol, bolo viac kyslíka ako v poslednej časti, ktorá pochádzala zo stien. Počas dýchania psov vo vzduchu nebol pozorovaný žiadny výrazný rozdiel v zložení prvej a poslednej časti vydychovaného vzduchu.
Je zaujímavé poznamenať, že výmena plynov, ku ktorej dochádza v pľúcach psa pri dýchaní vody, je veľmi podobná procesu, ku ktorému dochádza v jednoduchej kvapke vody, keď sa na jej povrchu uskutočňuje výmena: kyslík - oxid uhličitý. Na základe tohto prirovnania bol zostrojený matematický model pľúc a ako funkčný celok bola zvolená guľa s priemerom asi jeden milimeter.
Výpočet ukázal, že pľúca obsahujú asi pol milióna týchto sférických buniek na výmenu plynov, v ktorých sa prenos plynu uskutočňuje iba difúziou. Vypočítaný počet a veľkosť týchto buniek sa presne zhoduje s počtom a veľkosťou určitých pľúcnych štruktúr nazývaných "primárne laloky" (lobuly).
Zdá sa, že tieto laloky sú hlavnými funkčnými jednotkami pľúc. Podobne so zapojením anatomických údajov je možné zostaviť matematický model žiabrov rýb, ktorých primárne jednotky výmeny plynov budú mať zodpovedajúcim spôsobom odlišný tvar.
Konštrukcia matematických modelov umožnila nakresliť jasnú čiaru medzi dýchacími orgánmi cicavcov a rýb. Ukazuje sa, že hlavná vec spočíva v geometrickej štruktúre dýchacích buniek. Toto je obzvlášť zrejmé pri štúdiu závislosti, ktorá spája potrebu rýb na výmenu plynov a vlastnosti prostredia s tvarom dýchacích orgánov rýb.
Rovnica vyjadrujúca túto závislosť zahŕňa také veličiny, ako je dostupnosť kyslíka, teda jeho koncentrácia, rýchlosť difúzie a rozpustnosť v prostredí zvieraťa.
Objem vdýchnutého vzduchu alebo vody, počet a veľkosť buniek na výmenu plynov, množstvo nimi absorbovaného kyslíka a napokon tlak kyslíka v arteriálnej krvi. Predpokladajme, že ryby nemajú žiabre ako dýchacie orgány, ale pľúca.
Ak do rovnice nahradíme skutočné údaje o výmene plynov, ku ktorej dochádza počas dýchania rýb, zistíme, že ryba s pľúcami nebude schopná žiť vo vode, pretože výpočet ukazuje úplnú absenciu kyslíka v arteriálnej krvi vašich rýb. Model.
To znamená, že došlo k chybe v predpoklade, konkrétne: zvolená forma bunky na výmenu plynu sa ukázala ako nesprávna. Ryby žijú vo vode vďaka žiabrám, ktoré pozostávajú z plochých, tenkých, husto uložených dosiek. V takejto štruktúre - na rozdiel od guľovitých buniek pľúc - nevzniká problém difúzie plynov.
Zviera s dýchacími orgánmi podobnými pľúcam môže prežiť vo vode iba vtedy, ak je jeho spotreba kyslíka extrémne nízka. Vezmime si ako príklad morskú uhorku.
Žiabre dávajú rybám schopnosť žiť vo vode a tie isté žiabre im nedovoľujú existovať mimo vody. Vo vzduchu sa pod vplyvom gravitácie zrútia. Povrchové napätie na rozhraní vzduch-voda spôsobuje, že tesne zbalené žiabrové platne sa zlepia.
Celková plocha žiabrov, ktoré sú k dispozícii na výmenu plynov, je natoľko znížená, že ryby nemôžu dýchať napriek množstvu kyslíka vo vzduchu. Pľúcne alveoly sú chránené pred zničením po prvé hrudníkom a po druhé zmáčadlom uvoľneným v pľúcach, ktoré výrazne znižuje povrchové napätie.
Dýchanie cicavcov vo vode
Štúdium procesov dýchania cicavcov vo vode tak dalo nové informácie o základných princípoch dýchania vo všeobecnosti. Na druhej strane bol reálny predpoklad, že človek bude môcť v obmedzenom čase dýchať tekutinu bez škodlivých následkov. To umožní potápačom zostúpiť do oveľa väčších hĺbok oceánu ako teraz.
Hlavné nebezpečenstvo hlbokomorského potápania je spojené s tlakom vody na hrudník a pľúca. V dôsledku toho stúpa tlak plynov v pľúcach a niektoré z plynov vstupujú do krvného obehu, čo vedie k vážnym následkom. Pri vysokých tlakoch je väčšina plynov pre telo toxická.
Takže dusík vstupujúci do krvi potápača spôsobuje intoxikáciu už v hĺbke 30 metrov a prakticky ho vyradí z činnosti v hĺbke 90 metrov kvôli výslednej dusíkovej anestézii. (Tento problém možno vyriešiť použitím vzácnych plynov, ako je hélium, ktoré nie sú toxické ani pri veľmi vysokých koncentráciách.)
Navyše, ak sa potápač vracia príliš rýchlo z hĺbky na hladinu, plyny rozpustené v krvi a tkanivách sa uvoľňujú vo forme bublín, čo spôsobuje dekompresnú chorobu.
Tomuto nebezpečenstvu sa dá vyhnúť, ak potápač nedýcha vzduch, ale tekutinu obohatenú kyslíkom. Kvapalina v pľúcach odolá výraznému vonkajšiemu tlaku a jej objem sa prakticky nezmení. Za takýchto podmienok sa potápač, ktorý klesá do hĺbky niekoľko stoviek metrov, bude môcť rýchlo vrátiť na hladinu bez akýchkoľvek následkov.
Aby som dokázal, že pri dýchaní vody nedochádza k dekompresnej chorobe, boli v mojom laboratóriu vykonané nasledujúce experimenty. Pri pokusoch s myšou, ktorá dýchala kvapalinu, sa na tri sekundy zvýšil tlak 30 atmosfér na jednu atmosféru. Nezistili sa žiadne známky choroby. Tento stupeň zmeny tlaku je ekvivalentný účinku zdvíhania z hĺbky 910 metrov rýchlosťou 1 100 kilometrov za hodinu.
Človek môže dýchať vodu
Kvapalné dýchanie môže byť pre ľudí užitočné počas budúcich vesmírnych ciest. Pri návrate zo vzdialených planét, napríklad z Jupitera, budú potrebné obrovské zrýchlenia, ktoré vám umožnia opustiť zónu príťažlivosti planéty. Tieto zrýchlenia sú oveľa väčšie, než aké dokáže zniesť ľudské telo, najmä ľahko zraniteľné pľúca.
Ale rovnaké zaťaženie bude celkom prijateľné, ak sa pľúca naplnia tekutinou a telo astronauta je ponorené do tekutiny s hustotou rovnajúcou sa hustote krvi, rovnako ako je plod ponorený do plodovej vody v lone matky.
Talianski fyziológovia Rudolf Margaria, T. Gualterotti a D. Spinelli založili takýto experiment v roku 1958. Oceľový valec obsahujúci gravidné potkany bol hodený z rôznych výšok na olovenú podperu. Účelom experimentu bolo otestovať, či plod prežije tvrdé spomalenie a dopad pristátia. Rýchlosť spomalenia bola vypočítaná z hĺbky vtlačenia valca do olovenej základne.
Samotné zvieratá uhynuli okamžite počas experimentu. Pitvy ukázali značné poškodenie pľúc. Chirurgicky uvoľnené embryá však boli živé a vyvíjali sa normálne. Plod chránený maternicovou tekutinou je schopný vydržať negatívne zrýchlenia až do 10 000 g.
Po pokusoch, ktoré ukázali, že suchozemské zvieratá môžu dýchať tekutinu, je rozumné u ľudí takúto možnosť predpokladať. Teraz máme niekoľko priamych dôkazov v prospech tohto predpokladu. Napríklad teraz používame novú metódu na liečbu niektorých pľúcnych ochorení.
Metóda spočíva v premytí jednej pľúca soľným roztokom, ktorý odstraňuje patologické sekréty z alveol a priedušiek. Druhé pľúca dýchajú plynný kyslík.
Úspech tejto operácie nás inšpiroval k experimentu, ku ktorému sa prihlásil odvážny hĺbkový potápač Francis D. Faleichik.
V anestézii mu do priedušnice zaviedli dvojitý katéter, z ktorého každá hadička siahala do pľúc. Pri normálnej telesnej teplote bol vzduch v pľúcach nahradený 0,9 % fyziologickým roztokom. „Dýchací cyklus“ spočíval v zavedení fyziologického roztoku do pľúc a jeho odstránení.
Cyklus sa opakoval sedemkrát, pričom na každý „nádych“ sa odobralo 500 mililitrov roztoku. Faleychik, ktorý bol počas celej procedúry pri plnom vedomí, uviedol, že nezaznamenal výrazný rozdiel medzi svetlom dýchajúcim vzduchom a svetlou dýchajúcou vodou. Nezažil ani nepohodlie počas vstupu a výstupu toku tekutiny z pľúc.
Samozrejme, tento experiment je stále veľmi vzdialený od pokusu vykonať proces dýchania oboma pľúcami vo vode, ale ukázal, že naplnenie pľúc človeka soľným roztokom, ak je postup vykonaný správne, nespôsobuje vážne poškodenie tkaniva a spôsobuje nevyvoláva nepríjemné pocity.
Najťažší problém dýchania vody
Asi najťažšie riešiteľný problém je uvoľňovanie oxidu uhličitého z pľúc pri dýchaní vody. Ako sme už povedali, viskozita vody je asi 36-40 krát vyššia ako viskozita vzduchu. To znamená, že pľúca budú pumpovať vodu najmenej štyridsaťkrát pomalšie ako vzduch.
Inými slovami, zdravý mladý potápač, ktorý dokáže vdýchnuť 200 litrov vzduchu za minútu, dokáže vdýchnuť iba 5 litrov vody za minútu. Je celkom zrejmé, že pri takomto dýchaní sa oxid uhličitý neuvoľní v dostatočnom množstve, aj keď je človek úplne ponorený do vody.
Dá sa tento problém vyriešiť použitím média, v ktorom sa oxid uhličitý rozpúšťa lepšie ako vo vode? V niektorých skvapalnených syntetických fluórovaných uhľovodíkoch sa oxid uhličitý rozpúšťa napríklad trikrát viac ako vo vode a kyslík - tridsaťkrát. Leland S. Clark a Frank Gollan ukázali, že myš môže žiť v kvapalnom fluoride uhličitom obsahujúcom kyslík pri atmosférickom tlaku.
Fluorid uhličitý nielenže obsahuje viac kyslíka ako voda, ale aj rýchlosť difúzie plynu je v tomto médiu štyrikrát vyššia. Aj tu však zostáva kameňom úrazu malá priepustnosť tekutiny cez pľúca: fluórované uhľovodíky majú ešte väčšiu viskozitu ako fyziologický roztok.
Preklad z angličtiny N. Poznanskaya.
Ruská nadácia pre pokročilé štúdium začala testovať technológiu dýchania tekutín pre potápačov na psoch.
Hovoril o tom zástupca generálneho riaditeľa fondu Vitaly Davydov. Testy v plnom rozsahu už podľa neho prebiehajú.
V jednom z jeho laboratórií sa pracuje na tekutom dýchaní. Zatiaľ čo experimenty sa vykonávajú na psoch. U nás bol červený jazvečík ponorený do veľkej banky s vodou, tvárou nadol. Zdalo by sa, prečo sa posmievať zvieraťu, teraz sa bude dusiť. Nie. Pod vodou sedela 15 minút. Rekord je 30 minút. Neuveriteľné. Ukázalo sa, že pľúca psa boli naplnené okysličenou kvapalinou, čo jej umožnilo dýchať pod vodou. Keď ju vytiahli, bola trochu letargická - hovorí sa, že kvôli podchladeniu (a myslím, že kto má rád pred všetkými trčať pod vodou v tégliku), ale po niekoľkých minútach sa stala celkom sama sebou. Čoskoro sa experimenty uskutočnia na ľuďoch, - hovorí novinár Rossijskej Gazety Igor Černyak, ktorý sa stal očitým svedkom nezvyčajných testov.
To všetko bolo podobné fantastickému sprisahaniu slávneho filmu „The Abyss“, kde človek mohol zostúpiť do veľkej hĺbky v skafandri, ktorého prilba bola naplnená tekutinou. Ponorka s tým dýchala. Teraz to už nie je fantázia.
Technológia kvapalného dýchania zahŕňa naplnenie pľúc špeciálnou kvapalinou nasýtenou kyslíkom, ktorá preniká do krvi. Nadácia pre pokročilý výskum schválila realizáciu unikátneho projektu, práce realizuje Výskumný ústav pracovného lekárstva. Plánuje sa vytvorenie špeciálneho obleku, ktorý bude užitočný nielen pre ponoriek, ale aj pre pilotov a astronautov.
Ako povedal Vitalij Davydov korešpondentovi agentúry TASS, pre psov bola vytvorená špeciálna kapsula, ktorá bola ponorená do vysokotlakovej hydrokomory. Momentálne môžu psy dýchať bez zdravotných následkov viac ako pol hodiny v hĺbke až 500 metrov. "Všetky testované psy prežili a cítia sa dobre po dlhšom tekutom dýchaní," uistil zástupca šéfa FPI.
Málokto vie, že experimenty s kvapalinovým dýchaním sa už na ľuďoch robili aj u nás. Poskytli úžasné výsledky. Aquanauti dýchali tekutinu v hĺbke pol kilometra alebo viac. To len ľudia o svojich hrdinoch nevedeli.
V 80. rokoch ZSSR vyvinul a začal realizovať seriózny program na záchranu ľudí do hĺbky.
Boli navrhnuté a dokonca uvedené do prevádzky špeciálne záchranné ponorky. Študovali sa možnosti adaptácie človeka na hĺbku stoviek metrov. Navyše, aquanaut mal byť v takejto hĺbke nie v ťažkom potápačskom obleku, ale v ľahkom zateplenom neopréne s potápačskou výbavou za chrbtom, jeho pohyby neboli ničím obmedzované.
Keďže ľudské telo pozostáva takmer výlučne z vody, strašný tlak v hĺbke nie je pre neho sám o sebe nebezpečný. Telo by sa na to malo jednoducho pripraviť zvýšením tlaku v tlakovej komore na požadovanú hodnotu. Hlavný problém je inde. Ako dýchať pri tlaku desiatok atmosfér? Čistý vzduch sa stáva pre telo jedom. Musí sa riediť v špeciálne pripravených zmesiach plynov, zvyčajne dusík-hélium-kyslík.
Ich recept – pomery rôznych plynov – je najväčším tajomstvom vo všetkých krajinách, kde podobné štúdie prebiehajú. Ale vo veľmi veľkých hĺbkach héliové zmesi nešetria. Pľúca musia byť naplnené tekutinou, aby nepraskli. Čo je to kvapalina, ktorá, keď sa dostane do pľúc, nevedie k uduseniu, ale prenáša kyslík cez alveoly do tela - tajomstvo z tajomstiev.
Preto sa všetka práca s akvanautmi v ZSSR a potom v Rusku vykonávala pod hlavičkou „prísne tajné“.
Napriek tomu existujú celkom spoľahlivé informácie, že koncom osemdesiatych rokov minulého storočia existovala v Čiernom mori hlbokomorská vodná stanica, v ktorej žili a pracovali skúšobné ponorky. Vyšli na more, oblečení len v neoprénoch, s potápačskou výbavou na chrbte a pracovali v hĺbkach 300 až 500 metrov. Do pľúc im pod tlakom privádzali špeciálnu zmes plynov.
Predpokladalo sa, že ak bude ponorka v núdzi a klesne na dno, bude k nej vyslaná záchranná ponorka. Aquanauti budú vopred pripravení na prácu v príslušnej hĺbke.
Najťažšie je vydržať naplnenie pľúc tekutinou a len tak nezomrieť od strachu.
A keď sa záchranná ponorka priblíži k miestu katastrofy, potápači v ľahkom vybavení vyrazia do oceánu, skontrolujú núdzový čln a pomôžu s evakuáciou posádky pomocou špeciálnych hlbokomorských ponoriek.
Tieto práce nebolo možné dokončiť kvôli rozpadu ZSSR. Tí, ktorí pracovali do hĺbky, však stále dokázali získať hviezdy Hrdinov Sovietskeho zväzu.
Pravdepodobne ešte zaujímavejšie štúdie pokračovali v našej dobe neďaleko Petrohradu na základe jedného z námorných výskumných ústavov.
Aj tam sa robili pokusy so zmesami plynov na výskum v hlbokom mori. Ale čo je najdôležitejšie, možno po prvý raz na svete sa tam ľudia naučili dýchať tekutinu.
Vo svojej jedinečnosti boli tieto úlohy oveľa zložitejšie ako napríklad príprava astronautov na lety na Mesiac. Testeri boli vystavení obrovskému fyzickému a psychickému stresu.
Najprv bolo telo akvanautov v tlakovej vzduchovej komore prispôsobené do hĺbky niekoľkých stoviek metrov. Potom sa presunuli do komory naplnenej kvapalinou, kde pokračovali v ponore do hĺbky, hovoria, že takmer kilometer.
Najťažšie bolo podľa tých, ktorí mali možnosť porozprávať sa s akvanautmi, vydržať naplnenie pľúc tekutinou a jednoducho nezomrieť od strachu. Tu nejde o zbabelosť. Strach z udusenia je prirodzenou reakciou tela. Všeličo sa mohlo stať. Spazmus pľúc alebo mozgových ciev, dokonca aj infarkt.
Keď človek pochopil, že tekutina v pľúcach neprináša smrť, ale dáva život vo veľkej hĺbke, vznikli celkom zvláštne, skutočne fantastické pocity. Ale vedia o nich len tí, ktorí takéto ponorenie zažili.
Žiaľ, dielo, úžasné svojím významom, bolo zastavené z elementárneho dôvodu – pre nedostatok financií. Hrdinovia-aquanauti dostali titul Hrdinovia Ruska a odišli do dôchodku. Mená ponoriek sú dodnes utajované.
Hoci mali byť ocenení ako prví astronauti, pretože vydláždili cestu do hlbokého hydropriestoru Zeme.
Teraz boli obnovené pokusy s kvapalinovým dýchaním, vykonávajú sa na psoch, najmä jazvečíkoch. Tiež prežívajú stres.
Výskumníci ich však ľutujú. Spravidla ich po podvodných experimentoch berú žiť do svojich domovov, kde sú kŕmené mňam, obklopené náklonnosťou a starostlivosťou.
