25 Декабря 2017
МОСКВА, 25 декабря , Татьяна Пичугина. С тех пор как в 2016 второй году Фонд перспективных исследований (ФПИ) одобрил проект жидкостного дыхания, общественность живо интересуется его успехами. Недавняя демонстрация перспектив этой технологии буквально взорвала интернет. На встрече зампреда правительства Дмитрия Рогозина с президентом Сербии Александром Вучичем таксу погрузили на две минуты в аквариум со специальной жидкостью, насыщенной газом. После процедуры собака, по словам вице-премьера, кипучая и здорова. Что это была за жидкость?
Ученые синтезировали несуществующие в природе вещества перфторуглероды, в которых межмолекулярные горы настолько малы, что их считают чем-то промежуточным между влагой и газом. Они распахивают в себе кислород в 18-20 раз больше, чем вода, рассказывает педиатр медицинских наук Евгений Маевский, профессор, заведующий лабораторией электроэнергетики биологических систем Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН, один из создателей перфторана, так называемой голубой крови. Он работает над медицинскими приложениями перфторуглеродов с 1979 года.
При парциальном давлении в одну атмосферу в 100 миллилитрах воды растворяется всего 2, 3 миллилитра кислорода. При тех же условиях перфторуглероды могут содержать до 50 миллилитров кислорода. Это делает их потенциально пригожими для дыхания.
Например, при погружении на глубину через каждые 10 метров иго увеличивается как минимум на одну атмосферу. В итоге глубокая клетка и легкие сожмутся до такой степени, что дышать в газовой среде станет невозможно. А если в легких находится переносящая газ жидкость, существенно большей плотности, чем воздух и даже вода, то они смогут функционировать. В перфторуглеродах можно растворить газ без примеси азота, коего много в воздухе и растворение которого в тканях является одной из наиболее существенных причин кессонной болезни при подъеме с глубины, продолжает Маевский.
Кислород будет поступать в кровь из жидкости, наполняющей легкие. В ней же может открываться переносимый кровью углекислый газ.
Принцип дыхания жидкостью прекрасно освоен рыбами. Их жабры пропускают через себя колоссальный объем воды, заделывают растворенный там кислород и отдают в кровь. У обычный человека весь газообмен идет через легкие, площадь поверхности которых примерно в 45 раз превосходит стогна поверхности тела. Чтобы уволить через них воздух, мы делаем вдох и выдох. В этом нам помогают респирационные мышцы. Поскольку перфторуглероды плотнее, чем воздух, то дышать на поверхности с помощью жидкости весьма проблематично.
В этом и состоят наука и искусство определить такие перфторуглероды, чтобы упростить работу дыхательных мышц и не допустить повреждения легких. Многое зависит от длительности процесса дыхания жидкостью, от того, насильственно или спонтанно оно происходит, заключает изыскатель.
Однако принципиальных препятствий к тому, чтобы человек дышал жидкостью, нет. Евгений Маевский считает, что продемонстрированную технологию знаменитые ученые доведут до практического внедрения в ближайшие несколько лет.
От возвращение к жизни до спасения подводников
Ученые стали рассматривать перфторуглероды как альтернативу дыхательным газовым всячинам в середине прошлого века. В 1962 году вышла статья голландского исследователя Йоханнеса Килстры (Johannes Kylstra) О мышах-рыбах (Of mice as fish), где охарактеризованный опыт с грызуном, помещенным в насыщенный кислородом солевой раствор при давлении 160 атмосфер. Животное оставалось живым в течение 18 часов. Затем Килстра стал экспериментировать с перфторуглеродами, и уже в 1966 второй году в детском госпитале Кливленда (США) физиолог Леланд Кларк (Leland C. Clark) попытался применить их, чтобы наладить дыхание новорожденных, больных муковисцидозом. Это генетическое заболевание, при котором ребенок рождается с недоразвитыми легкими, его альвеолы схлопываются, что препятствует дыханию. Легкие таких пациентов промывают физраствором, напичканным кислородом. Кларк решил, что лучше делать это кислородсодержащей жидкостью. Этот исследователь впоследствии много сделал для развития жидкостного дыхания.
В начале 1970-х дыхательной жидкостью заинтересовались в СССР, в значительной мере благодаря руководителю лаборатории питерского НИИ переливания крови Зое Александровне Чаплыгиной. Этот институт стал одним из лидеров проекта по созданию кровезаменителей шпионов кислорода на основе эмульсий перфторуглеродов и растворов модифицированного гемоглобина.
Над внедрением этих веществ для промывания легких активно работали в Институте сердечно-сосудистой хирургии Феликс Белоярцев и Халид Хапий.
В наших экспериментах у мелких животных несколько страдали легкие, но все они выживали, вспоминает Евгений Маевский.
Систему дыхания с помощью жидкости разрабатывали по закрытой тематике в институтах Ленинграда и Москвы, а с 2008 года на кафедре аэрогидродинамики Саратовского народного аэрокосмического университета. Там сделали капсулу типа Русалка для отработки жидкостного дыхания в случае срочного спасения подводников с большой хляби. С 2015 года сборку испытывали в Севастополе по теме Терек, поддерживаемой ФПИ.
Наследие атомного проекта
Перфторуглероды (перфторуглеводороды) это органические соединения, где все атомы водорода замещены на атомы фтора. Это подчеркивает латинская приставка пер-, обозначающая завершенность, целостность. Эти вещества не обнаружены в природе. Их пытались синтезировать еще в конце XIX века, но реально преуспели только после чем Второй мировой, когда они понадобились для атомной промышленности. Их производство в СССР нанял академик Иван Людвигович Кнунянц, основатель лаборатории фторорганических соединений в ИНЭОС РАН.
Перфторуглероды использовали в технологии получения обогащенного урана. В СССР их крупнейшим разработчиком был Государственный институт прикладной химии в Ленинграде. В настоящее время их выпускают в Кирово-Чепецке и Перми, болтает Маевский.
Внешне жидкие перфторуглероды выглядят как вода, но ощутимо более плотные. Они не вступают в реакцию с щелочами и кислотами, не окисляются, разлагаются при температуре более 600 градусов. Фактически их сообразуют химически инертными соединениями. Благодаря этим свойствам перфторуглеродные материалы наклеивают в реанимационной и регенеративной врачебная науке.
Есть такая операция бронхиальный лаваж, когда человеку под наркозом промывают одно легкое, а потом другое. В начале 80-х вместе с волгоградским хирургом А. П. Савиным мы пришли к выводу, что эту процедуру комфортнее делать перфторуглеродом в виде эмульсии, приводит ставить в пример Евгений Маевский.
Эти вещества активно применяют в офтальмологии, для ускорения заживления ран, при диагностике заболеваний, в том числе онкологических. В последние годы метод ЯМР-диагностики с применением перфторуглеродов разрабатывают за рубежом. В нашей данная стране эти исследования успешно проводит коллектив ученых из МГУ им. М. В. Ломоносова под руководством академика Алексея Хохлова, ИНЭОС, ИТЭБ РАН и ИИФ (Серпухов).
Нельзя не упомянуть и то, что из этих веществ прилагают масла, смазки для систем, работающих в условиях превосходных температур, включая реактивные ветродвигатели.
Редактор рубрики
Леонид Кузьмин
Место события на карте мира:
.
.
.
Комментарии к новостям
[17 Января 2024, 13:43] Александр Хомяков Замечательно! Не ожидал такой оперативности. Спасибо огромное! Всё работает и обновляется....
[15 Апреля 2022, 20:25] Ангелина Сметанина Скоро не только сократят, а много заводов вообще закроют и начнется бум китайских авто. Даже сейчас Эксид уже бешеные темпы по количеству проданных машин показывает...
[27 Декабря 2021, 21:44] Ева Воробьева Искренне рада за победителя! Но если бы мне так крупно повезло, то я прибежала бы за выигрышем в первый же день???? ...
[2 Сентября 2021, 13:11] Дмитрий Ершов Это хорошо. Значит клиенты долго ждать не будут. ...
[13 Мая 2021, 16:26] Олег Андреев "Мальдивы сутунки 65 государством, зарегистрировавшим расейскую вакцину против коронавируса Спутник V, сообщил Российский фонд секущих инвестиций (РФПИ)". Что это за йязыг?...
[2 Ноября 2020, 15:22] Лета Мирликийская риветсвую вас я с 6-ти лет пишу мне нужно все мои произведения задействовать в компьюторных программах образования по литературе и языкам и играм к примеру если ваши учащиеся напишут...
[20 Октября 2020, 09:22] Евгений Зимин Сузуки в этом году хорошо прибавили, уже не первый раз оба их пилота на подиуме. Видимо, для команды возвращаются "золотые" времена и есть шанс наконец оформить чемпионство после длительного перерыва....