“Sıvı nefes alma” şu anda yalnızca köpekler için uygundur. "RG": su altında sıvı solumak mümkündür

28.09.2019

“Her şey bugün sunulduğu kadar basit değil. Zavallı köpek." Uzmanlar, Rusya'daki en son bilimsel gelişmelerin bir örneği olarak Dmitry Rogozin'in Sırbistan Cumhurbaşkanı'na gösterdiği deneyi bu sözlerle yorumluyor: köpek havayı değil sıvıyı soluyabiliyordu. Bu teknoloji nedir ve Rus ordusuna yardımcı olabilir mi?

Sırbistan Cumhurbaşkanı Aleksandar Vucic ve Başbakan Yardımcısı Dmitry Rogozin ile Salı günü Moskova'da yapılan görüşmede son gelişmeler Rusya İleri Araştırma Vakfı (FPI). Rogozin, Sırp konuğun büyük bir gösteriye götürülebileceğini kaydetti sanayi kuruluşu, ancak "yarın nerede çabaladığımızı göstermek" çok daha ilginç. Programın öne çıkan özelliği, ilk kez halka açık olarak gösterilen benzersiz sıvı soluma projesiydi.

Proje yöneticisi deniz doktoru Fyodor Arsenyev'in açıkladığı gibi, bu buluşun görevi batan bir denizaltının mürettebatını kurtarmaktır. Bildiğiniz gibi 100 metrenin altındaki derinliklerden dekompresyon hastalığı nedeniyle hızla yüzeye çıkmak mümkün değil. Bunu önlemek için TASS'ın bildirdiğine göre denizaltıya "nitrojen içermeyen sıvı" içeren bir cihaz takmak mümkün olacak. Bu durumda kişinin akciğerleri sıkışmayacaktır, bu da onun hızla yüzeye çıkıp kaçmasına olanak sağlayacaktır.

Sırbistan cumhurbaşkanının önünde, içinde sıvı bulunan özel bir tankın içine bir daksund köpeği yerleştirildi. Birkaç dakika içinde buna alıştı ve sıvıyı kendi başına “nefes almaya” başladı. Daha sonra laboratuvar personeli köpeği tanktan çıkardı, havluyla kuruladı ve Sırbistan Cumhurbaşkanı köpeğin iyi olduğunu şahsen doğrulayabildi. Vucic köpeği okşadı ve çok etkilendiğini itiraf etti.

“Amfibi bir adamın” hayali

“Tıbbi bir teknoloji olarak sıvı soluma, akciğerlerin havayla değil, oksijenle doymuş sıvıyla havalandırılmasını içerir. Proje çerçevesinde, çeşitli oksijen taşıyan maddelerin gaz değişimi ve memelilerin hücrelerinin, dokularının ve organlarının diğer işlevleri üzerindeki etkisinin özelliklerini incelemeye yönelik bilimsel görev çözülmektedir." Vakfın halkla ilişkiler departmanı Advanced Research (APF), VZGLYAD gazetesine şunları söyledi:

Fon, yönlerden birinin denizaltıların büyük derinliklerden yüzeye kendi kendine tahliyesine yönelik teknolojinin tıbbi ve biyolojik temellerinin oluşturulması olduğunu belirtti, ancak bu teknoloji genellikle daha önce keşfedilmemiş deniz ve okyanus derinliklerinde insan keşfini önemli ölçüde ilerletebilir. Bu gelişmeye tıpta da ihtiyaç duyulacağı, örneğin prematüre bebeklere veya yanık sorunu yaşayan kişilere yardımcı olacağı ileri sürülüyor. solunum sistemi, uygulama bulacak bronko-obstrüktif, bulaşıcı ve diğer ciddi hastalıkların tedavisinde.

bu not alınmalı sıvı solunumu ilk bakışta fantastik bir kurgu gibi görünse de aslında bilimsel bir temeli var ve bu fikrin ciddi bir teorik temeli var. Bilim adamları oksijen yerine özel kullanılmasını öneriyor kimyasal bileşikler Oksijeni iyi çözebilen ve karbon dioksit.

"Sıvı nefes alma" uzun zamandır dünya çapındaki bilim adamlarının takıntısı olmuştur. "Amfibi adam" cihazı, tüplü dalgıçları ve denizaltıları kurtarma kapasitesine sahip ve gelecekte uzun vadeli uzay uçuşlarında faydalı olacak. 1970-1980'lerde SSCB ve ABD'de geliştirmeler yapıldı, hayvanlar üzerinde deneyler yapıldı ancak büyük başarı elde edilemedi.

Uzun süredir sıvı solunum projesi üzerinde çalışan Rusya Doğa Bilimleri Akademisi Muhabiri Üyesi Tıp Bilimleri Adayı Andrei Filippenko, daha önce "Top Secret" gazetesine yaptığı açıklamada, gelişmeler hakkında neredeyse hiçbir şey söylenemeyeceğini çünkü gelişmeler hakkında neredeyse hiçbir şey söylenemeyeceğini itiraf etmişti. onların gizliliğinden. Ancak Kursk denizaltısının trajedisi, mürettebatı acil kurtarma araçlarının umutsuzca modası geçmiş olduğunu ve acil modernizasyona ihtiyaç duyduğunu gösterdi.

Fonun diğer cesur projeleri hakkında daha önce haber verildiğini, özellikle de bunun geleceğin uçağının yaratılması için bir "inşacı" olduğunu hatırlatalım.

Üst katta bekleyen bir acil servis odası olmalı

“Teknoloji onlarca yıldır mükemmelleştirildi ancak bunun için çok iyi eğitimli insanlar gerekiyor. Bu sıvı kişinin akciğerlerine döküldüğünde otomatik olarak kendini koruma içgüdüsü tetiklenir, boğazda spazmlar oluşur ve vücut tüm gücüyle direnir. Bu genellikle tıbbi gözetim altında yapılır. İnsanlarda bu tür deneyler izole vakalarda gerçekleştirildi, ancak çoğunlukla hayvanlar üzerinde test edildi" diye açıkladı 1992-1994 Rusya Özel Amaçlı Sualtı Çalışmaları Komitesi başkanı, Teknik Bilimler Doktoru, Profesör, Koramiral Tengiz, VZGLYAD gazetesine.

Borisov, "Kural olarak, akciğerlerin yavaş yavaş bu sıvıyla doldurulmasını sağlayan özel bir tüp gırtlak içine yerleştirilir" dedi ve ekledi:

– Aynı zamanda vücut her şekilde direnir, spazmları bloke eden ilaçlara ihtiyacımız var, anesteziye ihtiyacımız var. Her şey bugün sunulduğu kadar basit değil. Zavallı köpek."

“Bir kişi denizaltından çıkarsa gerçekten dekompresyon hastalığından kurtulacaktır, ancak her durumda denizaltıcılar kendilerini kurtaramayacaktır. İhtiyacınız olan: a) denizaltında son derece okuryazar insanlar, b) kabaca konuşursak, tepede bu sıvıyı kişiden dışarı pompalayacak ve onu nefes almaya zorlayacak bir canlandırma ekibi bulunmalıdır. her zamanki gibi", diye ekledi uzman.

“Tıpta bu teknolojinin hastane ortamında, yakınlarda uzmanlar olduğunda uygulanması ve uygulanmasının çok daha kolay olduğunu düşünüyorum. çok sayıda gerekli ekipman. Ancak yakın gelecekte batık bir denizaltının mürettebatının bu tür yöntemlerle kurtarılması son derece düşük bir ihtimal" dedi Borisov.

28 Aralık 2017

İleri Araştırma Vakfı'nın (APF) 2016 yılında sıvı soluma projesini onaylamasından bu yana, halk bu projenin başarısıyla yakından ilgilendi. Bu teknolojinin yeteneklerinin yakın zamanda sergilenmesi, kelimenin tam anlamıyla interneti havaya uçurdu. Başbakan Yardımcısı Dmitry Rogozin ile Sırbistan Cumhurbaşkanı Aleksandar Vucic arasındaki toplantıda, daksund iki dakika boyunca oksijenle doyurulmuş özel bir sıvıyla dolu bir akvaryuma daldırıldı. Başbakan Yardımcısı'nın açıklamasına göre, işlem sonrasında köpek hayatta ve iyi durumda.

Kişisel olarak sosyal ağlarda köpeğe acıyan insan kalabalığının, örneğin kurumlarda genellikle topluca ölen fareleri ve tavşanları savunmak için neden acele etmediklerini elbette anlamıyorum. Örneğin Korolev'in zalim ve kalpsiz olduğunu düşünmeleri de ilginç - insanlığın yararına birden fazla köpek bağışladı. Ve burada, ah. Tamam, bahsettiğimiz konu kesinlikle bu değil.

Bu sıvı neydi? Sıvıyı solumak mümkün mü? Peki bu bilimsel araştırma alanında işler nasıl gidiyor?

Keşfin neden gerçek bir atılım olarak adlandırıldığını açıklığa kavuşturmak için. 80'lerin sonlarında sıvı nefes almanın bilim kurgu olduğu düşünülüyordu. Amerikalı yönetmen James Cameron'un "The Abyss" filmindeki karakterler tarafından kullanılmıştı. Ve filmde bile buna deneysel bir gelişme deniyordu.

Uzun zamandır insanlara ve hayvanlara sıvı solumayı öğretmeye çalışıyorlar. 60'lı yıllardaki ilk deneyler başarısız oldu; deney fareleri çok kısa yaşadı. Sıvı ventilasyon tekniği, prematüre bebekleri kurtarmak için Amerika Birleşik Devletleri'nde insanlarda yalnızca bir kez test edildi. Ancak üç bebekten hiçbiri hayata döndürülemedi.

O zamanlar perftoran akciğerlere oksijen taşımak için kullanılıyordu; aynı zamanda kan yerine de kullanılıyordu. Asıl sorun bu sıvının yeterince arıtılamamasıydı. Karbondioksit içinde iyi çözünmüyordu ve uzun süreli nefes almak için gerekliydi cebri havalandırma akciğerler. Dinlenme sırasında, ortalama yapılı ve ortalama boydaki bir adamın, dakikada 5 litre ve yük altında - dakikada 10 litre sıvıyı kendi içinden geçirmesi gerekiyordu. Akciğerler bu tür yüklere uygun değildir. Araştırmacılarımız bu sorunu çözmeyi başardılar.

Sıvı nefes alma, akciğerlerin sıvı havalandırması - oksijeni iyi çözen bir sıvı yardımıyla nefes almak. Bugüne kadar bu tür teknolojilerin yalnızca izole deneyleri yapıldı.

Sıvı solunum, akciğerlerin, kana nüfuz eden çözünmüş oksijenle doyurulmuş sıvıyla doldurulmasını içerir. Bu amaca en uygun maddeler oksijen ve karbondioksiti iyi çözen, yüzey gerilimi düşük, yüksek inert olan ve vücutta metabolize edilmeyen perflorokarbon bileşikleridir.

Kısmi sıvı ventilasyon şu anda çeşitli solunum bozuklukları için klinik denemelerde bulunmaktadır. Perflorokarbon buharları ve aerosolleri kullanılarak yapılan havalandırma da dahil olmak üzere, akciğerlerin sıvı havalandırması için çeşitli yöntemler geliştirilmiştir.

Akciğerlerin tam sıvı ventilasyonu, akciğerlerin tamamen sıvıyla doldurulmasından oluşur. 1970'lerde ve 1980'lerde SSCB ve ABD'de hayvanlar üzerinde akciğerlerin tam sıvı ventilasyonuna ilişkin deneyler yapıldı. Örneğin 1975 yılında Kalp Damar Cerrahisi Enstitüsü'nde. A. N. Bakulev, Profesör F. F. Beloyartsev, ülkede ilk kez, florokarbon oksijenatörler kullanarak uzun süreli ekstrapulmoner oksijenasyon ve akciğerlerdeki gazlı ortamın sıvı perflorokarbon ile değiştirilmesi üzerine çalışmalar yaptı. Ancak bu deneyler henüz bu aşamayı terk etmiş değil. Bunun nedeni, akciğerlerin sıvı ventilasyonu için uygun olan incelenen bileşiklerin, uygulanabilirliklerini önemli ölçüde sınırlayan bir takım dezavantajlara sahip olmasıdır. Özellikle uzun süre kullanılabilecek hiçbir yöntem bulunamadı.

Sıvı solunumun derin deniz dalışlarında, uzay uçuşlarında ve bazı hastalıkların karmaşık tedavisindeki araçlardan biri olarak kullanılabileceği varsayılmaktadır.

Rusya Federasyonu'nda bir bilim adamı, doktor, teknoloji geliştiricisi ve Sıvı Solunum aparatının mucidi olan Andrei Viktorovich Filippenko, sıvı solunum alanında deneyler ve gelişmelerle ilgilenmektedir. Bilim insanının gelişmeleri hem Rusya'da hem de yurtdışında biliniyor. Filippenko, tıp bilimlerinin mevcut bir adayı, sıvı solunum, pulmoner patofizyoloji, onarıcı tıp, farmakolojik testler ve tıbbi cihaz geliştirme konularında uzmandır. 20'den fazla bilimsel ve teknik rapor yayınladı ve Rus ve yabancı basında 30'a yakın bilimsel makale yayınladı. Rusya, Almanya, Belçika, İsveç, Büyük Britanya ve İspanya da dahil olmak üzere sıvı soluma ve denizaltı kurtarma konularında çok sayıda konferansta konuştu. Dekompresyon gazı kabarcıklarının ultrasonik konumu vb. Yöntemi için telif hakkı sertifikaları var. 2014 yılında Andrei Viktorovich Filippenko, İleri Araştırma Vakfı ile çalışması 2016 yılına kadar süren bir anlaşma imzaladı.

Doktor, "Bilim insanları doğada bulunmayan maddeleri sentezlediler; moleküller arası kuvvetlerin çok küçük olduğu ve sıvı ile gaz arasında bir ara madde olarak kabul edildiği perflorokarbonlar. Oksijeni sudan 18-20 kat daha fazla çözüyorlar" diyor. Tıp Bilimleri Evgeniy Mayevsky, profesör, enerji laboratuvarı başkanı biyolojik sistemler Mavi kan olarak adlandırılan perftoranın yaratıcılarından biri olan Rusya Bilimler Akademisi Teorik ve Deneysel Biyofizik Enstitüsü. 1979'dan beri perflorokarbonların tıbbi uygulamaları üzerinde çalışmaktadır.

Bir atmosferlik kısmi basınçta, 100 mililitre suda yalnızca 2,3 mililitre oksijen çözünür. Aynı koşullar altında perflorokarbonlar 50 mililitreye kadar oksijen içerebilir. Bu onları potansiyel olarak nefes alabilir hale getirir.

"Örneğin derinliğe dalıldığında basınç her 10 metrede en az bir atmosfer artıyor. Sonuç olarak, göğüs kafesi akciğerler o kadar küçülecek ki gaz ortamında nefes almak imkansız hale gelecektir. Akciğerlerde gaz taşıyan sıvı varsa mutlaka gereklidir. daha yüksek yoğunluk havadan ve hatta sudan daha fazla çalışabilecekler. Oksijen, havada bol miktarda bulunan ve dokularda çözünmesi derinlikten yükselirken dekompresyon hastalığının en önemli nedenlerinden biri olan nitrojen karışımı olmadan perflorokarbonlarda çözülebilir," diye devam ediyor Mayevsky.

Oksijen, akciğerleri dolduran sıvıdan kana girecektir. Kanın taşıdığı karbondioksit de içinde çözünebilir.

Sıvı nefes alma prensibi balıklar tarafından mükemmel bir şekilde yönetilmektedir. Solungaçları muazzam miktarda suyun içlerinden geçmesine izin verir, orada çözünen oksijeni alıp kana verir. Bir kişinin solungaçları yoktur ve tüm gaz değişimi, yüzey alanı vücut yüzey alanından yaklaşık 45 kat daha büyük olan akciğerler aracılığıyla gerçekleşir. Havayı içlerinden geçirmek için nefes alırız ve nefes veririz. Solunum kasları bu konuda bize yardımcı olur. Perflorokarbonlar havadan daha yoğun olduğundan yüzeylerde onların yardımıyla nefes almak çok sorunludur.

Araştırmacı şu sonuca varıyor: "Bu, solunum kaslarının çalışmasını kolaylaştırmak ve akciğerlerin zarar görmesini önlemek için bu tür perflorokarbonları seçme bilimi ve sanatıdır. Çoğu şey, sıvının solunması sürecinin süresine, bunun zorla mı yoksa kendiliğinden mi gerçekleştiğine bağlıdır." .

Ancak kişinin sıvı solumasının önünde hiçbir temel engel yoktur. Evgeniy Mayevsky, Rus bilim adamlarının gösterilen teknolojiyi Türkiye'ye getireceğine inanıyor pratik uygulama gelecek birkaç yıl içinde.

Yoğun bakımdan denizaltıları kurtarmaya

Bilim insanları geçen yüzyılın ortalarında perflorokarbonları solunan gaz karışımlarına alternatif olarak düşünmeye başladı. 1962'de Hollandalı araştırmacı Johannes Kylstra, 160 atmosfer basınçta oksijenli bir tuzlu su çözeltisine yerleştirilen bir kemirgenle yapılan deneyi anlatan "Balık gibi fareler hakkında" bir makale yayınladı. Hayvan 18 saat boyunca hayatta kaldı. Daha sonra Kylstra perflorokarbonlarla deneyler yapmaya başladı ve 1966'da Cleveland Çocuk Hastanesi'nde (ABD) fizyolog Leland C. Clark bunları kistik fibrozlu yenidoğanların nefes almasını iyileştirmek için kullanmaya çalıştı. Bu, bir bebeğin az gelişmiş akciğerlerle doğduğu ve alveollerinin çökerek nefes almayı engellediği genetik bir hastalıktır. Bu tür hastaların akciğerleri oksijenle doyurulmuş salin solüsyonu ile yıkanır. Clark bunu oksijen içeren bir sıvıyla yapmanın daha iyi olacağına karar verdi. Bu araştırmacı daha sonra sıvı solunumun geliştirilmesi için çok şey yaptı.

1970'lerin başında SSCB, büyük ölçüde Leningrad Kan Transfüzyonu Araştırma Enstitüsü laboratuvarı başkanı Zoya Aleksandrovna Chaplygina sayesinde sıvının "solunması" ile ilgilenmeye başladı. Bu enstitü, perflorokarbon emülsiyonlarına dayalı oksijen taşıyıcıları ve değiştirilmiş hemoglobin çözeltileri olan kan ikameleri oluşturma projesinin liderlerinden biri oldu.

Felix Beloyartsev ve Khalid Khapiy, Kardiyovasküler Cerrahi Enstitüsü'nde bu maddelerin akciğerleri yıkamak için kullanımı üzerinde aktif olarak çalıştı.

Evgeniy Mayevsky, "Deneylerimizde küçük hayvanların akciğerleri biraz acı çekti ama hepsi hayatta kaldı" diye anımsıyor.

Sıvı kullanan solunum sistemi, Leningrad ve Moskova'daki enstitülerde ve 2008'den beri Samara Devlet Havacılık ve Uzay Üniversitesi Aerohidrodinamik Bölümü'nde kapalı bir konu üzerinde geliştirildi. Orada, denizaltıların büyük derinliklerden acil kurtarılması durumunda sıvı soluma alıştırması yapmak için "Denizkızı" tipi bir kapsül yaptılar. Geliştirme, 2015 yılından bu yana Fon tarafından desteklenen Terek temasıyla Sevastopol'da test ediliyor.

Atom projesinin mirası

Perflorokarbonlar (perflorokarbonlar) organik bileşikler, tüm hidrojen atomlarının yerini flor atomları alır. Bu, tamlık, bütünlük anlamına gelen Latince “per-” ön ekiyle vurgulanmaktadır. Bu maddeler doğada bulunmaz. Onları tekrar sentezlemeye çalıştılar XIX sonu yüzyıllar boyunca, ancak gerçekten ancak II. Dünya Savaşı'ndan sonra, nükleer endüstri için onlara ihtiyaç duyulduğunda başarılı oldu. SSCB'deki üretimleri, INEOS RAS'taki organoflor bileşikleri laboratuvarının kurucusu Akademisyen Ivan Lyudvigovich Knunyants tarafından kuruldu.

"Zenginleştirilmiş uranyum üretme teknolojisinde perflorokarbonlar kullanıldı. SSCB'de en büyük geliştiricileri Devlet Enstitüsü Leningrad'da uygulamalı kimya. Şu anda Kirovo-Chepetsk ve Perm'de üretiliyorlar” diyor Mayevsky.

Dışarıdan bakıldığında sıvı perflorokarbonlar suya benzer ancak belirgin şekilde daha yoğundur. Alkalilerle ve asitlerle reaksiyona girmezler, oksitlenmezler ve 600 derecenin üzerindeki sıcaklıklarda ayrışırlar. Aslında kimyasal olarak inert bileşikler olarak kabul edilirler. Bu özelliklerinden dolayı perflorokarbon malzemeler yoğun bakım ve rejeneratif tıpta kullanılmaktadır.

“Böyle bir operasyon var - anestezi altındaki bir kişinin bir akciğeri ve sonra diğerini yıkadığı bronş lavajı. 80'lerin başında Volgograd cerrahı A.P. Savin ile birlikte bunu yapmanın daha iyi olduğu sonucuna vardık. Bu prosedür, emülsiyon formunda perflorokarbonla gerçekleştirilir,” - Evgeniy Mayevsky bir örnek veriyor.

Bu maddeler oftalmolojide, yara iyileşmesini hızlandırmak için ve kanser dahil hastalıkların teşhisinde aktif olarak kullanılmaktadır. İÇİNDE geçen sene Perflorokarbonları kullanan NMR teşhis yöntemi yurt dışında geliştirilmektedir. Ülkemizde bu çalışmalar Moskova Devlet Üniversitesi'nden bilim adamlarından oluşan bir ekip tarafından başarıyla yürütülmektedir. M. V. Lomonosov, Akademisyen Alexey Khokhlov, INEOS, ITEB RAS ve IIP (Serpukhov) liderliğinde.

Bu maddelerin jet motorları da dahil olmak üzere yüksek sıcaklıklarda çalışan sistemlere yönelik yağlar ve madeni yağların yapımında kullanıldığını da belirtmek gerekir.

Kaynaklar:

Bilimsel araştırmalar bir gün bile durmuyor, ilerleme devam ediyor, insanlığa yeni keşifler kazandırıyor. Yüzlerce bilim adamı ve asistanları, canlıların incelenmesi ve olağandışı maddelerin sentezlenmesi alanında çalışmaktadır. Tüm bölümler deneyler yapar, çeşitli teorileri test eder ve bazen keşifler hayal gücünü hayrete düşürür - sonuçta, yalnızca hayal edilebilecek bir şey gerçeğe dönüşebilir. Bir kişiyi bir dondurucu odasında dondurmak ve bir yüzyıl sonra buzunu çözmek veya sıvıyı soluma olasılığı hakkında fikirler geliştirirler ve sorular onlar için sadece fantastik bir senaryo değildir. Onların sıkı çalışması bu fantezileri gerçeğe dönüştürebilir.

Bilim adamları uzun zamandır şu soruyla ilgileniyorlar: Bir kişi sıvıyı soluyabilir mi?

Bir kişinin sıvı solumasına ihtiyacı var mı?

Hiçbir çabadan, hiçbir zamandan, hayırdan kaçınmazlar peşin böyle bir araştırma için. Onlarca yıldır en aydın beyinleri endişelendiren bu sorulardan biri de şu: İnsanlar için sıvı nefes almak mümkün mü? Akciğerler oksijeni özel bir sıvıdan alabilecek mi? Bu tür nefes almanın gerçek ihtiyacından şüphe edenler için en az 3 tanesini sayabiliriz. umut verici yönler, bir kişiye iyi hizmet edeceği yer. Tabii uygulayabilirlerse.

İlk yön büyük derinliklere dalmaktır. Bildiğiniz gibi dalgıç, dalış sırasında havadan 800 kat daha yoğun olan su ortamının basıncını hisseder. Ve her 10 metre derinlikte 1 atmosfer artar. Basınçta bu kadar keskin bir artış çok hoş olmayan bir etkiyle doludur - kanda çözünen gazlar kabarcık şeklinde kaynamaya başlar. Bu olguya "keson hastalığı" denir; sıklıkla aktif olarak spor yapanları etkiler. Ayrıca derin denizde yüzerken oksijen veya nitrojen zehirlenmesi riski de vardır, çünkü bu gibi durumlarda bu hayati gazlar çok toksik hale gelir. Bununla bir şekilde mücadele etmek için ya özel nefes alma karışımları ya da içeride 1 atmosfer basıncı koruyan sert uzay giysileri kullanılıyor. Ancak sıvı solunumu mümkün olsaydı, sorunun üçüncü ve en kolay çözümü olurdu, çünkü sıvının solunması vücudu nitrojen ve inert gazlarla doyurmaz ve uzun süreli dekompresyona gerek kalmaz.
İkinci uygulama şekli ilaçtır. İçinde solunum sıvılarının kullanılması prematüre bebeklerin hayatını kurtarabilir çünkü bronşları az gelişmiştir ve yapay akciğer ventilasyon cihazları onlara kolayca zarar verebilir. Bilindiği gibi, rahimde embriyonun akciğerleri sıvıyla doludur ve doğum sırasında akciğer yüzey aktif maddesi (hava solurken dokuların birbirine yapışmasını önleyen bir madde karışımı) biriktirir. Ancak erken doğumda nefes almak bebeğin çok fazla efor sarf etmesini gerektirir ve bu da ölümle sonuçlanabilir.

Akciğerlerin toplam sıvı ventilasyonu yönteminin kullanımına ilişkin tarihsel bir emsal vardır ve bu 1989 yılına kadar uzanır. Temple Üniversitesi'nde (ABD) çocuk doktoru olarak çalışan T. Shaffer tarafından prematüre bebekleri ölümden kurtarmak için kullanıldı. Ne yazık ki girişim başarısız oldu; üç küçük hasta hayatta kalamadı, ancak ölümlerin sıvı solunum yöntemi dışındaki nedenlerden kaynaklandığını belirtmekte fayda var.

O zamandan beri bir kişinin akciğerlerini tamamen havalandırmaya cesaret edemediler, ancak 90'lı yıllarda şiddetli iltihabı olan hastalar kısmi sıvı ventilasyonuna tabi tutuldu. Bu durumda akciğerler yalnızca kısmen doludur. Ne yazık ki, geleneksel havalandırma daha da kötü çalışmadığı için yöntemin etkinliği tartışmalıydı.

Uzay biliminde uygulama. Mevcut teknoloji seviyesiyle, uçuş sırasında bir astronot 10 grama ulaşan aşırı yüklerle karşılaşıyor. Bu eşikten sonra sadece çalışma kapasitesinin değil, bilincin de korunması mümkün değildir. Ve vücut üzerindeki yük eşit değildir ve sıvıya batırıldığında ortadan kaldırılabilen destek noktalarında basınç vücudun tüm noktalarına eşit olarak dağıtılacaktır. Bu prensip, suyla doldurulmuş ve sınırın 15-20 g'a çıkarılmasına izin veren ve o zaman bile insan dokusunun sınırlı yoğunluğu nedeniyle Libelle sert uzay giysisinin tasarımının temelini oluşturur. Ve astronotu sadece sıvıya batırmakla kalmaz, aynı zamanda ciğerlerini de onunla doldurursanız, 20 g sınırının çok ötesinde aşırı aşırı yüklere kolayca dayanması mümkün olacaktır. Elbette sonsuz değil, ancak bir koşulun karşılanması durumunda eşik çok yüksek olacaktır - akciğerlerdeki ve vücudun etrafındaki sıvının yoğunluğu suya eşit olmalıdır.

Sıvı solunumun kökeni ve gelişimi

İlk deneyler geçen yüzyılın 60'lı yıllarına kadar uzanıyor. Yeni ortaya çıkan sıvı solunum teknolojisini ilk test edenler, havayla değil, 160 atmosfer basınç altındaki tuzlu su çözeltisiyle nefes almaya zorlanan laboratuvar fareleri ve sıçanlarıydı. Ve nefes aldılar! Ancak böyle bir ortamda uzun süre hayatta kalmalarına izin vermeyen bir sorun vardı; sıvı, karbondioksitin uzaklaştırılmasına izin vermiyordu.

Ancak deneyler burada bitmedi. Ayrıca, perflorokarbonlar olarak adlandırılan, hidrojen atomlarının yerini flor atomları alan organik maddeler üzerinde araştırma yapmaya başladılar. Sonuçlar eski ve ilkel sıvılardan çok daha iyiydi çünkü perflorokarbon inerttir, vücut tarafından emilmez ve oksijen ve hidrojeni mükemmel şekilde çözer. Ancak mükemmellikten uzaktı ve bu yönde araştırmalar devam etti.

Şimdi bu alandaki en iyi başarı perflubrondur (ticari adı - “Liquivent”). Bu sıvının özellikleri şaşırtıcı:

Bu sıvı akciğerlere girdiğinde alveoller daha iyi açılır ve gaz değişimi iyileşir.
Bu sıvı havaya oranla 2 kat daha fazla oksijen taşıyabilmektedir.
Düşük kaynama noktası, buharlaşma yoluyla akciğerlerden uzaklaştırılmasını sağlar.

Ancak akciğerlerimiz tamamen sıvı solunum için tasarlanmamıştır. Bunları tamamen perflubronla doldurursanız, membran oksijenatörüne, ısıtma elemanına ve havalandırmaya ihtiyacınız olacaktır. Ve bu karışımın sudan 2 kat daha yoğun olduğunu unutmayın. Bu nedenle akciğerlerin yalnızca% 40 oranında sıvı ile doldurulduğu karma havalandırma kullanılır.

Peki neden sıvıyı soluyamıyoruz? Bunun nedeni, sıvı ortamda çok zayıf bir şekilde uzaklaştırılan karbondioksittir. 70 kg ağırlığındaki bir kişinin her dakika 5 litre karışımı kendi içinden geçirmesi gerekir ve bu sakin bir durumdur. Bu nedenle akciğerlerimiz teknik olarak sıvılardan oksijen alma yeteneğine sahip olmasına rağmen çok zayıftır. Bu nedenle gelecekteki araştırmalar için yalnızca umut edebiliriz.

Su hava gibidir

Nihayet dünyaya gururla duyurmak için: “Artık insan su altında nefes alabiliyor!” - Bilim adamları bazen harika cihazlar geliştirdiler. Böylece, 1976'da Amerikalı biyokimyacılar, sudan oksijeni yeniden üretip onu bir dalgıcın kullanımına sunabilen mucizevi bir cihaz yarattılar. Yeterli pil kapasitesiyle dalgıç neredeyse sonsuza kadar derinlikte kalabilir ve nefes alabilir.

Her şey, bilim adamlarının hemoglobinin hem solungaçlardan hem de akciğerlerden havayı eşit derecede iyi dağıttığı gerçeğine dayanarak araştırmaya başlamasıyla başladı. Poliüretanla karıştırılmış kendi venöz kanlarını kullandılar - suya batırıldı ve bu sıvı, suda cömertçe çözünen oksijeni emdi. Daha sonra kanın yerini özel bir malzeme aldı ve sonuç, herhangi bir balığın normal solungaçları gibi davranan bir cihaz oldu. İcadın kaderi şu: Belli bir şirket onu satın aldı, 1 milyon dolar harcadı ve o zamandan beri cihaz hakkında hiçbir şey duyulmadı. Ve elbette satışa çıkmadı.

Ancak bilim adamlarının asıl amacı bu değil. Onların hayali bir solunum cihazı değil, kişiye sıvı solumayı kendisine öğretmek istiyorlar. Ve bu hayali gerçekleştirmeye yönelik girişimlerden henüz vazgeçilmedi. Bu nedenle, örneğin Rus araştırma enstitülerinden biri, doğuştan patolojisi olan (gırtlak yokluğu) bir gönüllü üzerinde sıvı solunumu üzerine testler gerçekleştirdi. Ve bu, bronşlardaki en ufak bir su damlasına faringeal halkanın sıkışması ve boğulmanın eşlik ettiği sıvıya vücudun tepki vermediği anlamına geliyordu. Bu kaslara sahip olmadığı için deney başarılı oldu. Deney boyunca karın hareketlerini kullanarak karıştırdığı sıvı akciğerlerine döküldü ve ardından sakin ve güvenli bir şekilde dışarı pompalandı. Sıvının tuz bileşiminin karşılık gelmesi karakteristiktir tuz bileşimi kan. Bu bir başarı olarak değerlendirilebilir ve bilim insanları yakında sıvı nefes almanın bir yolunu bulacaklarını iddia ediyorlar. insanların erişebileceği patolojiler olmadan.

Peki efsane mi yoksa gerçek mi?

Olası tüm yaşam alanlarını tutkuyla fethetmeyi arzulayan insanın ısrarına rağmen, nerede yaşayacağına hâlâ doğanın kendisi karar veriyor. Ne yazık ki, araştırmaya ne kadar zaman harcanırsa harcansın, kaç milyon harcanırsa harcansın, bir kişinin karada olduğu gibi su altında da nefes alması pek olası değildir. İnsanlar ve deniz yaşamının elbette pek çok ortak noktası var ama hâlâ çok daha fazla farklılık var. Amfibi bir adam okyanus koşullarına dayanamayacaktı ve eğer uyum sağlamayı başarsaydı karaya dönüş yolu ona kapatılacaktı. Ve tıpkı tüplü dalış ekipmanına sahip dalgıçlar gibi, amfibi insanlar da su kıyafetleriyle sahile çıkarlardı. Ve bu nedenle, meraklılar ne derse desin, bilim adamlarının kararı hala kesin ve hayal kırıklığı yaratıyor - su altında uzun vadeli insan yaşamı imkansızdır, bu konuda Doğa Ana'ya karşı çıkmak mantıksızdır ve sıvı solumaya yönelik tüm girişimler başarısızlığa mahkumdur.

Ama cesaretiniz kırılmasın. Deniz tabanı hiçbir zaman evimiz olamayacak olsa da oraya sık sık misafir olabilmek için tüm gövde mekanizmalarına ve teknik donanıma sahibiz. Peki üzülmeye değer mi? Sonuçta bu ortamlar zaten bir dereceye kadar insan tarafından fethedildi ve şimdi uzayın uçurumları onun önünde uzanıyor.

Ve şimdilik okyanusun derinliklerinin bizim için harika bir çalışma alanı olacağını güvenle söyleyebiliriz. Ancak ısrarcı olmak, eğer bu sorunu çözmeye çalışırsanız, su altında gerçekten nefes almak için çok ince bir çizgiye yol açabilir. Ve karasal medeniyetin su altına değiştirilip değiştirilmeyeceği sorusunun cevabı sadece kişinin kendisine bağlıdır.

MOSKOVA, 25 Aralık – RIA Novosti, Tatyana Pichugina.İleri Araştırma Vakfı'nın (APF) 2016 yılında sıvı soluma projesini onaylamasından bu yana, halk bu projenin başarısıyla yakından ilgilendi. Bu teknolojinin yeteneklerinin yakın zamanda sergilenmesi, kelimenin tam anlamıyla interneti havaya uçurdu. Başbakan Yardımcısı Dmitry Rogozin ile Sırbistan Cumhurbaşkanı Aleksandar Vucic arasındaki toplantıda, daksund iki dakika boyunca oksijenle doyurulmuş özel bir sıvıyla dolu bir akvaryuma daldırıldı. Başbakan Yardımcısı'nın açıklamasına göre, işlem sonrasında köpek hayatta ve iyi durumda. Bu sıvı neydi?

Doktor, "Bilim insanları doğada bulunmayan maddeleri sentezlediler; moleküller arası kuvvetlerin çok küçük olduğu ve sıvı ile gaz arasında bir ara madde olarak kabul edildiği perflorokarbonlar. Oksijeni sudan 18-20 kat daha fazla çözüyorlar" diyor. Tıp Bilimleri Evgeniy Mayevsky, profesör, Rusya Bilimler Akademisi Teorik ve Deneysel Biyofizik Enstitüsü Biyolojik Sistemlerin Enerji Laboratuvarı başkanı, mavi kan olarak adlandırılan perftoranın yaratıcılarından biri. 1979'dan beri perflorokarbonların tıbbi uygulamaları üzerinde çalışmaktadır.

“Örneğin derinliğe dalıldığında her 10 metrede bir basınç en az bir atmosfer artar. Bunun sonucunda göğüs ve akciğerler gazlı ortamda nefes almayı imkansız hale getirecek kadar küçülür. Akciğerlerde gaz taşıyan bir sıvı var, havadan ve hatta sudan çok daha yüksek bir yoğunluğa sahip olacak, oksijen, havada bol miktarda bulunan nitrojen karışımı olmadan perflorokarbonlarda çözülebilecek ve Derinden yükselirken ortaya çıkan dekompresyon hastalığının en önemli nedenlerinden biri dokularda çözünmesidir” diye devam ediyor Mayevsky.

Oksijen, akciğerleri dolduran sıvıdan kana girecektir. Kanın taşıdığı karbondioksit de içinde çözünebilir.

Ancak kişinin sıvı solumasının önünde hiçbir temel engel yoktur. Evgeny Mayevsky, Rus bilim adamlarının gösterilen teknolojiyi önümüzdeki birkaç yıl içinde pratik uygulamaya taşıyacağına inanıyor.

Yoğun bakımdan denizaltıları kurtarmaya

Bilim insanları geçen yüzyılın ortalarında perflorokarbonları solunan gaz karışımlarına alternatif olarak düşünmeye başladı. 1962'de Hollandalı araştırmacı Johannes Kylstra, 160 atmosfer basınçta oksijenli tuzlu su çözeltisine yerleştirilen bir kemirgenle yapılan deneyi anlatan "Balık Gibi Fareler" kitabını yayınladı. Hayvan 18 saat boyunca hayatta kaldı. Daha sonra Kylstra perflorokarbonlarla deneyler yapmaya başladı ve 1966'da Cleveland Çocuk Hastanesi'nde (ABD) fizyolog Leland C. Clark bunları kistik fibrozlu yenidoğanların nefes almasını iyileştirmek için kullanmaya çalıştı. Bu, bir bebeğin az gelişmiş akciğerlerle doğduğu ve alveollerinin çökerek nefes almayı engellediği genetik bir hastalıktır. Bu tür hastaların akciğerleri oksijenle doyurulmuş salin solüsyonu ile yıkanır. Clark bunu oksijen içeren bir sıvıyla yapmanın daha iyi olacağına karar verdi. Bu araştırmacı daha sonra sıvı solunumun geliştirilmesi için çok şey yaptı.

Felix Beloyartsev ve Khalid Khapiy, Kardiyovasküler Cerrahi Enstitüsü'nde bu maddelerin akciğerleri yıkamak için kullanımı üzerinde aktif olarak çalıştı.

Evgeniy Mayevsky, "Deneylerimizde küçük hayvanların akciğerleri biraz acı çekti ama hepsi hayatta kaldı" diye anımsıyor.

Atom projesinin mirası

Perflorokarbonlar (perflorokarbonlar), tüm hidrojen atomlarının flor atomları ile değiştirildiği organik bileşiklerdir. Bu, tamlık, bütünlük anlamına gelen Latince “per-” ön ekiyle vurgulanmaktadır. Bu maddeler doğada bulunmaz. 19. yüzyılın sonunda bunları sentezlemeye çalıştılar, ancak ancak II. Dünya Savaşı'ndan sonra, nükleer endüstri için onlara ihtiyaç duyulduğunda gerçekten başarılı oldular. SSCB'deki üretimleri, INEOS RAS'taki organoflor bileşikleri laboratuvarının kurucusu Akademisyen Ivan Lyudvigovich Knunyants tarafından kuruldu.

Mayevsky, "Zenginleştirilmiş uranyum üretme teknolojisinde perflorokarbonlar kullanıldı, bunların en büyük geliştiricisi Leningrad'daki Devlet Uygulamalı Kimya Enstitüsü idi. Şu anda Kirovo-Chepetsk ve Perm'de üretiliyorlar" diyor.

Bu maddeler oftalmolojide, yara iyileşmesini hızlandırmak için ve kanser dahil hastalıkların teşhisinde aktif olarak kullanılmaktadır. Son yıllarda yurtdışında perflorokarbonları kullanan NMR teşhis yöntemi geliştirildi. Ülkemizde bu çalışmalar Moskova Devlet Üniversitesi'nden bilim adamlarından oluşan bir ekip tarafından başarıyla yürütülmektedir. M. V. Lomonosov, Akademisyen Alexey Khokhlov, INEOS, ITEB RAS ve IIP (Serpukhov) liderliğinde.

Bu maddelerin jet motorları da dahil olmak üzere yüksek sıcaklıklarda çalışan sistemlere yönelik yağlar ve madeni yağların yapımında kullanıldığını da belirtmek gerekir.

Sıvı nefes alma konusu uzun zamandır insanların - önce bilim kurgu yazarlarının, sonra da ciddi bilim adamlarının - zihinlerini heyecanlandırıyor. Yıllar süren araştırmaların ardından akciğerlerimizin hâlâ balık solungaçları gibi çalışabildiğini ortaya çıkardı: Bunu yapmak için düzenli olarak yenilenecek özel bir sıvıyla doldurulmaları gerekiyor. Bu gelişmeler insanın doğa güçleri ve fizik yasalarına karşı kazandığı bir zaferdir ve dekompresyon hastalığı kavramı çok geçmeden umutsuzca geçerliliğini yitirecektir.

Derin deniz hastalığı

Dekompresyon hastalığı veya dekompresyon hastalığı, 19. yüzyılın ortalarından beri bilinmektedir. Hastalığın nedeni dalgıçlar tarafından kullanılan basınçlı hava tüplerinin normal bileşimde hava içermesidir. Vücudumuzun tamamen kullandığı ve karbondioksite dönüştürdüğü sadece %20 oksijen içerir. Geriye kalan %80'lik kısım esas olarak nitrojen, helyum, hidrojen ve küçük yabancı maddelerden oluşur. Bir dalgıç denizin derinliklerinden hızla yüzeye çıktıkça bu balast gazlarının basıncı değişir. Sonuç olarak kabarcıklar halinde kana salınmaya ve hücre duvarlarını tahrip etmeye başlarlar. kan damarları, kan akışını engeller. Şiddetli olduğunda dekompresyon hastalığı felce veya ölüme yol açabilir.

Bu nedenle uzun süredir dalış tutkunu olan kişiler 70 metreden daha derine dalmayı göze alamazlar çünkü son derece tehlikelidir. Yalnızca benzersiz uzmanlar büyük derinliklere dalabilirler - dünyada bunlardan yalnızca birkaçı vardır. Buradaki dünya rekorunun sahibi Güney Afrikalı Nuno Gomez. 2005 yılında 318 metre derinliğe dalışı sadece 14 dakika sürerken, tırmanış yaklaşık 12 saat sürdü. Aynı zamanda Gomez 35 silindir (neredeyse 450 litre) basınçlı hava harcadı.

Risk grubu sadece dalgıçları ve kesonlarda (odalarda) çalışan işçileri içermez. yüksek tansiyon genellikle nehirlerin altında tüneller inşa etmek ve zemindeki köprü desteklerini sabitlemek için kullanılır), ancak aynı zamanda pilotlar için de kullanılır. yüksek irtifa ve girmek için kullanan astronotlar boş alan düşük basınçlı elbiseler. Ne yazık ki, solunum karışımını saf oksijenle değiştirmek de bir seçenek değil. Baş ağrılarına ve genel halsizliğe neden olur ve uzun süreli kullanımla lipid peroksidasyonu ve serbest radikal oksidasyonunun aktivasyonu meydana gelir, bu da antioksidanların tükenmesine ve vücutta oksidatif stresin oluşmasına yol açar. Ve bu neredeyse %100 kansere yakalanma riskidir.

İlk başarılar

Sıvı solunumu içeren ilk deneyler 1966'da fareler üzerinde yapıldı. Clark Leland, deney hayvanlarının akciğerlerindeki havayı sıvı perflorokarbon bileşikleriyle değiştirdi. Sonuçlar oldukça başarılıydı; fareler birkaç saat boyunca sıvıya batırılmış haldeyken nefes alabildiler ve ardından tekrar hava soluyabildiler. Neonatologlar 20 yılı aşkın bir süredir prematüre bebeklerin bakımında benzer teknolojileri kullanıyorlar. Bu tür bebeklerin akciğer dokusu doğumda tam olarak oluşmamıştır. özel cihazlar solunum sistemi perflorokarbon bazlı oksijen içeren bir çözelti ile doyurulur.

Bu maddeler, tüm hidrojen atomlarının flor atomları ile değiştirildiği hidrokarbonlardır. Perflorokarbonların oksijen ve karbon dioksit gibi gazları çözme yeteneği anormal derecede yüksektir. Ayrıca oldukça inerttirler ve vücutta metabolize edilmezler, bu da onların yalnızca akciğerlerin havalandırılması için değil, aynı zamanda solunum yolu olarak da kullanılmasına olanak tanır. yapay kan. Son yıllarda solunum sıvısının özelliklerini geliştirmek için araştırmalar yapılıyor: Yeni formüle “perflubron” adı veriliyor. Bu, düşük yoğunluklu, temiz, yağlı bir sıvıdır. O çok sahip olduğu için düşük sıcaklık kaynatıldığında akciğerlerden hızlı ve kolay bir şekilde uzaklaştırılır (buharlaşır).

Dalışa hazırız!

Eski bir cerrah ve şimdi sıradan bir emekli Amerikalı mucit olan Arnold Lande, "sıvı hava" silindiriyle donatılmış bir dalgıç kıyafeti için patent tescil ettirdi. Oradan dalgıcın kaskına beslenir, başın etrafındaki tüm alanı doldurur, havayı akciğerlerden, nazofarinksten ve kulaklardan uzaklaştırarak kişinin akciğerlerini yeterli oksijenle doyurur. Buna karşılık, solunum sırasında açığa çıkan karbondioksit, dalgıcın femoral damarına bağlı bir tür solungaç yoluyla dışarı atılır.

Böylece, solunum sürecinin kendisi gereksiz hale gelir - oksijen akciğerlerden kana girer ve karbondioksit doğrudan kandan uzaklaştırılır. Ve gerçekten çok büyük derinliklerdeki su sütununun basıncı çok büyük: dipte bir yerde nefes almaya çalışmak Mariana Çukuru dalgıç kaburgalarının kırılma riskiyle karşı karşıya kalır. Yani işin psikolojik yönü artık ön planda: Dalgıçlara anlaşılır bir kaygı yaşamadan nefes almayı öğretmemiz gerekiyor. Bunu yapmak için dalgıçların bir eğitim kursundan geçmesi gerekecek ve ancak gerekli tüm becerileri kazandıktan sonra havuzdan "açık yolculuk" için ayrılabilecekler.

"İcadım, dekompresyon hastalığının gelişmesini tamamen önlememizi sağlıyor, çünkü solunan sıvı, aslında kabarcıklar oluşturan, kan damarlarını tıkayan ve ciddi hasara yol açan nitrojen, helyum ve hidrojen içermez. iç organlar"Arnold Landy, İtalya'da düzenlenen Uluslararası Uygulamalı Biyonik ve Biyomekanik Konferansında konuşurken muzaffer bir şekilde ilan etti.

Böylece mucit şunu yaptı değerli hediye sadece derin denizin fatihlerine değil. Sıvı solunumun uzay uçuşları sırasında ve bazı hastalıkların karmaşık tedavi araçlarından biri olarak da başarıyla kullanılabileceği varsayılmaktadır. Çevreciler de sevinebilir: Örneğin, Meksika Körfezi'ndeki bir petrol kuyusunda bir buçuk bin metre derinlikte meydana gelen kötü şöhretli yırtılma, teknoloji için bile çok fazla. Ancak balık gibi nefes alan dalgıçlar bu durumdaki onarımların üstesinden hızla gelebilirler.