Detaily filmu. Tekutý dych "Abyss". Hlboké dýchanie

Ichthyanders sú medzi nami. Ruskí vedci začali testovať technológiu tekuté dýchanie od ponoriek. V súčasnosti prebiehajú pokusy na psoch. Rekord v dýchaní tekutiny je už 30 minút. Korešpondent Vesti FM Sergej Gololobov zistil, ako ožívajú zázraky z románov a filmov.

Pozorovanie experimentu. Jazvečík je ponorený do kúpeľa s tekutinou, tvárou nadol. Prekvapivo sa pes neudusil, ale začal dýchať tú istú tekutinu. Kŕčovito, trhavo to prehĺta. Ale dýchala. Po 15 minútach ju vytiahli. Pes bol letargický, pravdepodobne z podchladenia, ale čo je najdôležitejšie, nažive. A po nejakom čase sa vrátila do svojej obvyklej hravej nálady. Zázrak. Niečo podobné predviedol v roku 1989 slávny hollywoodsky film The Abyss. Tam po naliatí niektorých prísad do banky s vodou ju vložili biely potkan. A všetko bolo natočené prirodzene. A potkan skutočne dýchal údajne pod vodou.

A trikom tejto epizódy z filmu „The Abyss“ je, že potkan nedýchal vodu ako takú, ale nejakú špeciálnu tekutinu. Na tom je založená technológia dýchania tekutín. Perfluorokarbónové zlúčeniny sa považujú za najvhodnejšie látky na tento účel. Dobre rozpúšťajú kyslík a oxid uhličitý a neškodia telu. To znamená, že živé bytosti nevdychujú vodu, ale tie isté tekuté uhlíky. Prečo to ľudia potrebujú, povedal pneumológ, primár vedecká téma o tekutom dýchaní od osemdesiatych rokov Andrej Filippenko.

"Je to nevyhnutné na záchranu ponoriek." Pri vysokom tlaku, ak majú v pľúcach tekutinu, ak extrahujú kyslík z tejto tekutiny, potom budú môcť vystúpiť vo veľkých hĺbkach a rýchlo, bez akýchkoľvek problémov s dekompresiou, vystúpiť na povrch.“

Je známe, že potápačom a ponorkám trvá hodiny, kým sa spamätajú z veľkých hĺbok. Ak rýchlo vystúpite na hladinu, prepadne vás dekompresná choroba. Dusíkové bubliny vstupujúce do krvi s dýchacou zmesou vrú v dôsledku prudkého poklesu tlaku a ničia krvné cievy. Ak použijete prístroj so špeciálnou dýchacou tekutinou, takéto problémy nevzniknú, vysvetľuje Andrej Filippenko.

„Fluóruhľovodíková kvapalina je takpovediac nosičom dusík-kyslík, teda nosičom. Ale na rozdiel od dusíka, ktorý sa dostáva do tkaniva tela pod vysokým tlakom v hĺbke a kvôli tejto dekompresnej chorobe nastáva, tu to tak nie je. To znamená, že nie je dôvod na dekompresnú chorobu. Nedochádza k presýteniu organizmu inertným plynom. To znamená, že v zásade nie je dôvod na bubliny.“

Experimenty s kvapalinovým dýchaním sa aktívne uskutočňujú od 60. rokov v Sovietskom zväze a USA. Ale veci nezašli ďalej ako k pokusom na zvieratách. Po rozpade Únie naše vedecké bádanie v tomto smere vyšlo naprázdno. Veľmi silný vývoj však zostáva. A teraz sa rozhodlo použiť ich novým spôsobom, hovorí Andrej Filippenko.

„V technológii dýchania tekutín a tekutín je veľa základov. A plus ešte máme následky týchto tekutín. Pretože všetky fluórované uhľovodíky zavedené do krvi, a takúto látku používame už 25 rokov, vychádzajú cez pľúca. To znamená, že poznáme aj dôsledky zavedenia perfluórovaných uhľovodíkov do tela. Američania, Francúzi či Briti takéto údaje nemajú."

Nedávno ruskí vedci vytvorili špeciálnu kapsulu pre psov, ktorá bola ponorená do hydrokomory s vysokým tlakom. A teraz môžu psy dýchať viac ako pol hodiny v hĺbke až pol kilometra bez zdravotných následkov. A čoskoro sa plánuje prejsť na experimenty na ľuďoch. Najhoršie je, samozrejme, prinútiť sa vdychovať tekutinu, myslí si prezident Konfederácie podvodných aktivít Ruska. Valentin Stashevsky:

„Keď sa nadýchnete vody, je to len nočná mora. To znamená prvý spôsob, ako sa utopiť. To bol prípad všetkých predchádzajúcich historických udalostí. Hneď ako sa voda dostane dovnútra, zadusíte sa dýchacieho traktu a tak ďalej“.

Napriek tomu máme takých, ktorí sa chcú doslova utopiť, no zároveň začnú dýchať ako obojživelník alebo Sadko, poznamenáva Andrej Filippenko.

„Sú dobrovoľníci. Ale hneď si vyjasnime, že dobrovoľníkmi tu môžu byť len tí ľudia, ktorí veľmi dobre rozumejú tomu, čo sa môže stať. To znamená, že v skutočnosti to môžu byť len tí lekári, ktorí urobili veľa tekutého dýchania. Toto sú tí v našom tíme. A nie sám. Stačí si všetko správne zorganizovať."

Teraz sa práca na kvapalinovom dýchaní presunula do Výskumného ústavu pracovného lekárstva. Hlavným cieľom výskumu je vytvorenie špeciálneho skafandru, ktorý bude užitočný nielen pre ponorkárov, ale aj pre pilotov a astronautov. Ale zopakujme, hovoríme o dýchaní špeciálnych tekutín. Priame dýchanie s vodou, podobne ako ichtyander, zatiaľ nie je ľuďom dostupné.

Systém na dýchanie tekutín, ktorý vyvinula Nadácia pre pokročilý výskum (APF), pomôže ponorkám rýchlo vystúpiť na hladinu bez dekompresnej choroby. Antropomorfný robot Fedor sa zúčastní testovania novej ruskej kozmickej lode a môže pomôcť Rosatomu pri likvidácii jadrového odpadu. Na dne priekopy Mariana sa bude testovať ponorka do extrémnej hĺbky. Predseda vedeckej a technickej rady nadácie Vitalij Davydov povedal Izvestii o projektoch fondu.

- Koľko projektov nadácia zrealizovala a ktoré z nich by ste osobitne vyzdvihli?

Máme okolo 50 projektov v rôznych štádiách realizácie. Ďalších 25 bolo dokončených. Získané výsledky sa prenášajú alebo prenášajú na zákazníkov. Boli vytvorené technologické demonštrátory, získalo sa asi 400 výsledkov intelektuálnej činnosti. Rozsah tém siaha od potápania cez dno Mariánskej priekopy až po vesmír.

Od dokončené projekty Spomenúť možno napríklad skúšky raketového detonačného motora úspešne uskutočnené minulý rok spolu s popredným podnikom na výrobu raketových motorov NPO Energomash. Zároveň po prvý raz na svete nadácia získala stabilný prevádzkový režim pre demonštrátor detonačného motora dýchajúceho vzduch. Ak je prvý určený pre vesmírne technológie, potom druhý je určený pre letectvo. Hypersonický lietadla používanie takýchto systémov bude čeliť mnohým problémom. Napríklad pri vysokých teplotách. Nadácia našla riešenie týchto problémov využitím efektu tepelnej emisie – premeny tepelnej energie na elektrickú energiu. V skutočnosti dostávame elektrickú energiu na napájanie systémov zariadenia a zároveň chladenie prvkov draku lietadla a motora.

- Jeden z najviac slávnych projektov Fonda je robot Fedor. Je jeho tvorba dokončená?

– Áno, práca na Fedorovi bola dokončená. Výsledky sa teraz presúvajú na ministerstvo pre mimoriadne situácie. Navyše sa ukázalo, že sú zaujímavé nielen pre ministerstvo pre mimoriadne situácie, ale aj pre ďalšie ministerstvá, ako aj štátne korporácie. Mnohí pravdepodobne počuli, že Fedorove technológie využije Roskosmos vytvoriť testovacieho robota, ktorý bude lietať na novej ruskej posádke kozmická loď"Federácia". Rosatom prejavil o robotu veľký záujem. Potrebuje technológie, ktoré poskytujú schopnosť pracovať v podmienkach nebezpečných pre ľudí. Napríklad pri likvidácii jadrového odpadu.

- Je možné použiť Fedor na záchranu posádok ponoriek a skúmanie potopených lodí?

Technológie získané pri vytváraní Fedora možno použiť na rôzne účely. Nadácia realizuje množstvo projektov súvisiacich s podvodnými neobývanými vozidlami. A v zásade sa do nich dajú integrovať technológie antropomorfných robotov. najmä Plánuje sa vytvorenie podvodného vozidla na prevádzku v extrémnych hĺbkach. Máme v úmysle to otestovať v Mariánskej priekope. Zároveň nielen klesnúť na dno, ako naši predchodcovia, ale poskytnúť možnosť pohybovať sa v oblasti blízko dna a vykonávať vedecký výskum. Toto ešte nikto nikdy neurobil.

V USA sa vyvíja štvornohý robot na prepravu nákladu BigDog. Prebieha podobný vývoj vo fonde?

Pokiaľ ide o vychádzkové plošiny na prepravu nákladu alebo munície, nadácia takúto prácu nevykonáva. Niektoré organizácie, s ktorými spolupracujeme, sa však aktívne zapojili do podobného vývoja. Otázka, či je takýto robot potrebný na bojisku, zostáva otvorená. Vo väčšine prípadov je výhodnejšie použiť kolesové alebo pásové vozidlá.

- Aké robotické platformy vznikajú vo FPI okrem Fedora?

Vyvíjame celý rad platforiem na rôzne účely. Sú to pozemné, vzdušné a námorné roboty. Vykonáva prieskum, prepravu nákladu a je schopný aj dirigovať bojovanie. Jednou z oblastí práce v tejto oblasti je určovanie vzhľadu a testovacích metód používania dronov, vrátane skupinových. Myslím si, že ak bude všetko pokračovať rovnakým tempom, v blízkej budúcnosti dôjde k výraznému rozšíreniu využitia dronov, a to aj na bojové misie.

- FPI vyvíja atmosférický satelit „Sova“ - veľké elektrické lietadlo. Ako prebiehajú jeho skúšky?

-Testovanie demonštrátora bezpilotného lietadla Sova bolo ukončené. Dlhý let sa uskutočnil vo výške asi 20 000 m, bohužiaľ, zariadenie spadlo do zóny silných turbulencií a bolo vážne poškodené. V tom čase sme však už dostali všetky potrebné údaje, boli sme presvedčení o sľubnej povahe samotného smerovania výskumu a o správnosti zvolených konštrukčných riešení.. Získané skúsenosti sa použijú na vytvorenie a testovanie zariadenia v plnej veľkosti.

Enterprise "Roscosmos" NPO pomenovaná po. Lavochkina vedie podobný vývoj - vytvára atmosférický satelit „Aist“. Sledujete vývoj svojich konkurentov?

Sme si vedomí týchto prác a sme v kontakte s vývojármi Aist. Tu nejde o súťaž, ale o vzájomné dopĺňanie sa.

Dajú sa takéto zariadenia použiť v arktickej zóne, kde chýba komunikácia a infraštruktúra na časté vzlety a pristátia?

Je potrebné vziať do úvahy, že na jar a na jeseň, a ešte viac počas polárnej noci, „atmosférický satelit“ jednoducho nemusí dostať energiu potrebnú na nabitie batérií. To obmedzuje jeho použitie.

Nedávno boli verejnosti predvedené technológie dýchania kvapalinou - ponorenie jazvečíka do špeciálnej kvapaliny nasýtenej kyslíkom. Demonštrácia „utopenia“ vyvolala vlnu protestov. Bude práca týmto smerom pokračovať aj potom?

-Práce na dýchaní tekutín pokračujú. Na základe nášho vývoja možno zachrániť tisíce životov. A to nehovoríme len o ponorkách, ktoré sa vďaka tekutému dýchaniu dokážu rýchlo dostať na hladinu bez následkov v podobe dekompresnej choroby. Jedzte celú sériu choroby a poranenia pľúc, ktorých liečbu možno dosiahnuť pomocou tekutého dýchania. Existujú zaujímavé vyhliadky na použitie technológie dýchania tekutín na rýchle ochladenie tela, keď je potrebné spomaliť procesy, ktoré sa v ňom vyskytujú. Teraz sa to robí vonkajším chladením alebo vstreknutím špeciálneho roztoku do krvi. Môžete urobiť to isté, ale efektívnejšie, ak si naplníte pľúca vychladnutou dýchacou zmesou.

Vedúci laboratória FPI na vytváranie tekutého dýchania Anton Tonshin s jazvečíkom Nicholasom, s pomocou ktorého vedci z Nadácie pre pokročilý výskum (FPI) skúmali možnosti tekutého dýchania.

Je potrebné poznamenať, že zvieratám, ktoré sa zúčastňujú týchto pokusov, nie je ohrozené zdravie. Všetci „experimentári“ sú nažive. Niektoré z nich sú držané v laboratóriu, kde sa monitoruje ich stav. Mnohé sa stali domácimi miláčikmi zamestnancov, no ich stav pravidelne monitorujú aj naši špecialisti. Výsledky pozorovania naznačujú absenciu negatívnych dôsledkov kvapalného dýchania. Technológia sa osvedčila a prešli sme k vytváraniu špeciálnych zariadení na jej praktickú realizáciu.

- Kedy prejdete na výskum tekutého dýchania u ľudí?

Teoreticky sme na takéto experimenty pripravení, ale na ich spustenie je potrebné aspoň vytvoriť a otestovať príslušné vybavenie.

FPI svojho času vyvinula softvérovú platformu na navrhovanie rôznych zariadení, ktoré majú nahradiť cudzí softvér. Používa sa to niekde?

Pracujte na vytvorení jednotného prostredia pre ruské inžinierstvo softvér"Herbár" je skutočne dokončený. Teraz sa zvažuje otázka jeho použitia v Rosatome a Roskosme - pre návrh sľubných vzoriek produktov jadrového priemyslu, ako aj raketovej a vesmírnej techniky.

- Pôsobí fond v oblasti technológií rozšírenej reality?

-Áno, fond vykonáva takúto prácu - najmä spolu s KamAZ. Jedno z našich laboratórií vytvorilo prototyp okuliarov pre rozšírenú realitu, ktoré poskytujú kontrolu nad montážou komponentov do auta. Program vám povie, ktorú časť si musíte vziať a kam ju nainštalovať. Ak operátor vykoná nesprávne kroky, napríklad sa odchýli od stanoveného poradia montáže produktu alebo nesprávne nainštaluje jeho prvky, zaznie zvukové upozornenie na nesprávny krok a na okuliaroch sa zobrazí informácia o chybe. V tomto prípade sa skutočnosť nesprávnych akcií alebo dokonca ich pokus zaznamená do elektronického denníka. V dôsledku toho musí byť vytvorený systém, ktorý eliminuje možnosť nesprávnej montáže. V budúcnosti hodláme tento systém vyvinúť smerom k miniaturizácii a nahradiť okuliare pokročilejšími zariadeniami.

Perspektívy výpočtovej techniky sú teraz spojené s vývojom kvantových počítačov a informačnej bezpečnosti s kvantovou kryptografiou. Rozvíja FPI tieto oblasti?

Nadácia sa zaoberá otázkami súvisiacimi s kvantovými počítačmi a vytváraním zodpovedajúcej základne prvkov. Čo sa týka kvantovej komunikácie, každý počúva o skúsenostiach svojich čínskych kolegov. Ale nestojíme na mieste.

Na jeseň roku 2016 poskytli FPI a Rostelecom kvantový prenos informácií cez optický kábel medzi Noginskom a Pavlovským Posadom. Experiment bol úspešný. Dnes sa už dá rozprávať na kvantovom telefóne. Dôležitá vlastnosť kvantový prenos informácie je nemožnosť jej zachytenia.

Počas spomínaného experimentu bola zabezpečená kvantová komunikácia na vzdialenosť asi 30 km. Technicky nie sú problémy pri jeho implementácii vo väčšom rozsahu. Pripravujeme sa uskutočniť komunikačnú reláciu cez atmosférický kanál. Skúmame možnosť experimentu na kvantovej komunikácii z vesmíru s využitím potenciálu Medzinárodnej vesmírnej stanice.

Vedecký výskum sa nezastaví ani na deň, pokrok pokračuje a dáva ľudstvu stále nové a nové objavy. V oblasti štúdia živých bytostí a syntézy pracujú stovky vedcov a ich asistentov nezvyčajné látky. Celé oddelenia robia experimenty, testujú rôzne teórie a niekedy aj objavy ohromujú fantáziu – veď to, o čom by sa dalo len snívať, sa môže stať skutočnosťou. Rozvíjajú nápady a otázky o zmrazení človeka v kryokomore a následnom rozmrazení po storočí, či o možnosti dýchať tekutinu, nie sú pre nich len fantastickou zápletkou. Ich tvrdá práca dokáže premeniť tieto fantázie na skutočnosť.

Vedci sa už dlho zaoberajú otázkou: môže človek dýchať tekutinu?

Potrebuje človek tekuté dýchanie?

Nešetria námahou, časom, nie hotovosť pre takýto výskum. A jedna z týchto otázok, ktorá znepokojovala tie najosvietenejšie mysle už desaťročia, je nasledovná – je tekuté dýchanie pre ľudí možné? 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 človeku dobre poslúži. Ak to, samozrejme, dokážu zrealizovať.

Prvým smerom je potápanie do veľkých hĺbok. Ako viete, pri potápaní zažíva potápač 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 aktívne venujú športu. Pri hlbokomorskom plávaní tiež existuje riziko otravy kyslíkom alebo dusíkom, pretože v takýchto podmienkach sa tieto životne dôležité plyny stávajú veľmi toxickými. Aby s tým nejako bojovali, používajú buď špeciálne dýchacie zmesi alebo tvrdé skafandre, ktoré vo vnútri udržiavajú tlak 1 atmosféry. Ak by však bolo možné kvapalinové dýchanie, bolo by to tretie, najjednoduchšie riešenie problému, pretože dýchanie kvapaliny nenasýti telo dusíkom a inertnými plynmi a nie je potrebná dlhá dekompresia.
Druhým spôsobom aplikácie je liek. Použitie dýchacích tekutín v nej by mohlo zachrániť život predčasne narodených detí, pretože ich priedušky sú nedostatočne vyvinuté a prístroje na umelú pľúcnu ventiláciu ich môžu ľahko poškodiť. Ako je známe, v maternici sú pľúca embrya naplnené tekutinou a do pôrodu sa v ňom hromadí pľúcny surfaktant - zmes látok, ktorá zabraňuje zlepeniu tkanív pri dýchaní vzduchu. Ale pri predčasnom pôrode si dýchanie vyžaduje od dieťaťa príliš veľa úsilia a to môže viesť k smrti.

Pre použitie metódy totálnej kvapalinovej ventilácie pľúc existuje historický precedens, ktorý sa datuje od roku 1989. Používal ho T. Shaffer, ktorý pôsobil ako pediater na Temple University (USA), zachraňoval predčasne narodené deti pred smrťou. Žiaľ, pokus neprežili traja malí pacienti, ale stojí za zmienku, že úmrtia boli zapríčinené inými príčinami, ako je samotná kvapalinová dýchacia metóda.

Odvtedy sa neodvážili úplne vyvetrať pľúca človeka, no v 90. rokoch boli pacienti s ťažkým zápalom podrobovaní čiastočnej kvapalinovej ventilácii. V tomto prípade sú pľúca naplnené len čiastočne. Bohužiaľ, účinnosť metódy bola kontroverzná, pretože konvenčné vetranie nefungovalo horšie.

Aplikácia v kozmonautike. So súčasnou úrovňou technológie zažije astronaut počas letu preťaženie dosahujúce 10 g. Po tejto hranici nie je možné udržať nielen pracovnú kapacitu, ale ani vedomie. A zaťaženie tela je nerovnomerné a v oporných bodoch, ktoré je možné pri ponorení do kvapaliny eliminovať, sa tlak rozloží rovnomerne do všetkých bodov tela. Tento princíp je základom konštrukcie tvrdého skafandru Libelle, naplneného vodou a umožňujúceho zvýšenie limitu na 15–20 g, a to aj vďaka obmedzenej hustote ľudského tkaniva. A ak astronauta nielen ponoríte do kvapaliny, ale naplníte ňou aj jeho pľúca, potom bude možné, aby bez problémov znášal 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 nedovoľoval v takomto prostredí dlhodobo prežiť – kvapalina neumožňovala odstrániť oxid uhličitý.

Ale experimenty sa tým neskončili. Ďalej začali vykonávať 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 najviac najlepší úspech v tejto oblasti je perflubron (obchodný názov - „Liquivent“). Vlastnosti tejto kvapaliny sú úžasné:

Alveoly sa lepšie otvárajú, keď sa táto tekutina dostane do pľúc a zlepší 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 2-krát hustejšia ako voda. Preto sa používa zmiešaná ventilácia, pri ktorej sú pľúca naplnené kvapalinou len na 40 %.

Ale prečo nemôžeme dýchať tekutinu? To všetko kvôli oxidu uhličitému, ktorý sa v kvapalnom prostredí veľmi zle odstraňuje. Človek s hmotnosťou 70 kg musí každú minútu prejsť 5 litrov zmesi, a to v pokojnom stave. Preto, aj keď sú naše pľúca technicky schopné extrahovať kyslík z tekutín, sú príliš slabé. Ostáva nám teda len dúfať v budúci výskum.

Voda je ako vzduch

Aby sme konečne hrdo oznámili svetu - "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, keď 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 sa štedro rozpúšťal vo vode. Potom bola krv nahradená špeciálnym materiálom a výsledkom bolo zariadenie, ktoré fungovalo ako bežné žiabre akejkoľvek ryby. Osud vynálezu je takýto: získala ho istá spoločnosť, utratila zaň 1 milión dolárov a odvtedy o zariadení nebolo nič počuť. A do predaja sa samozrejme nedostal.

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 ešte nie sú opustené. Jeden z ruských výskumných ústavov tak napríklad vykonal testy tekutého dýchania na dobrovoľníkovi, ktorý mal vrodenú patológiu – absenciu 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 pohybmi brucha, potom ju pokojne a bezpečne odčerpal. Je charakteristické, že zloženie soli kvapaliny zodpovedalo zloženiu solí krvi. To možno považovať za úspech a vedci tvrdia, že čoskoro nájdu spôsob tekutého dýchania, ktorý je dostupný aj ľuďom bez patológií.

Takže mýtus alebo realita?

Napriek vytrvalosti človeka, ktorý vášnivo túži 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 sa mu uzavrela. A rovnako ako potápači s potápačským výstrojom, aj obojživelníci chodili na pláž vo vodných oblekoch. A preto, bez ohľadu na to, čo hovoria nadšenci, verdikt vedcov je stále pevný a sklamaný - dlhodobý ľudský život pod vodou je nemožný, ísť proti matke prírode v tomto smere je nerozumné a všetky pokusy o tekuté dýchanie sú odsúdené na neúspech.

Nenechajte sa však odradiť. Hoci sa morské dno nikdy nestane naším domovom, máme všetky telesné mechanizmy a technické možnosti na to, aby sme tam boli častými hosťami. Takže stojí za to byť kvôli tomu smutný? Veď tieto prostredia už človek do istej miery dobyl a teraz pred ním ležia priepasti vesmíru.

A zatiaľ môžeme s istotou povedať, že hlbiny oceánu sa pre nás stanú úžasným pracoviskom. Ale vytrvalosť môže viesť k veľmi jemnej línii skutočného dýchania pod vodou, ak práve pracujete na riešení tohto problému. A aká bude odpoveď na otázku, či zmeniť pozemskú civilizáciu na podvodnú, závisí len od človeka samotného.

MOSKVA 25. decembra – RIA Novosti, Tatyana Pichugina. Odkedy Nadácia pre pokročilý výskum (APF) 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 medzi kvapalinou a plynom. Rozpúšťajú kyslík 18- až 20-krát viac ako voda," hovorí Doctor of Lekárske vedy Evgeniy Mayevsky, profesor, vedúci Laboratória energie biologických systémov na 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 sa každých 10 metrov zvýši tlak minimálne o jednu atmosféru. Výsledkom je, že hrudník a pľúca sa zmenšia do takej miery, že v plynnom prostredí nebude možné dýchať v pľúcach je plynonosná kvapalina, bude mať výrazne vyššiu hustotu ako vzduch a dokonca aj voda, budú môcť fungovať kyslík v perfluorokarbónoch bez prímesí dusíka, ktorého je vo vzduchu dostatok. ktorého rozpúšťanie v tkanivách je jednou z najvýznamnejších príčin dekompresnej choroby pri stúpaní z hĺbky,“ pokračuje Mayevsky.

Kyslík sa dostane do krvi z tekutiny napĺňajúcej pľúca. Môže sa v nej rozpúšťať aj oxid uhličitý prenášaný krvou.

Princíp tekutého dýchania ryby dokonale ovládajú. Ich žiabre umožňujú, aby nimi prešlo obrovské množstvo vody, absorbovali rozpustený kyslík a uvoľnili ho do krvi. Človek nemá žiabre a všetka výmena plynov prebieha cez pľúca, ktorých povrch je približne 45-krát väčší ako povrch tela. Aby sme cez ne dostali vzduch, nadýchneme sa a vydýchneme. Pomáhajú nám v tom dýchacie svaly. Keďže perfluorokarbóny sú hustejšie ako vzduch, dýchanie na povrchy s ich pomocou je veľmi problematické.

„Toto je veda a umenie výberu takýchto perfluórovaných uhľovodíkov na uľahčenie práce dýchacích svalov a zabránenie 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 prinesú demonštrovanú technológiu praktická aplikácia v najbližších rokoch.

Od intenzívnej starostlivosti až 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 ryba“, ktorá opisuje experiment s hlodavcom umiestneným v okysličovanom soľnom roztoku pri tlaku 160 atmosfér. Zviera zostalo nažive 18 hodín. Potom Kylstra začal experimentovať s perfluorokarbónmi a už v roku 1966 sa ich fyziológ Leland C. Clark v Clevelandskej detskej nemocnici (USA) pokúsil použiť na zlepšenie dýchania novorodencov s cystickou fibrózou. Ide o genetickú poruchu, pri ktorej sa dieťa narodí s nedostatočne vyvinutými pľúcami a jeho alveoly kolabujú, čo bráni dýchaniu. Pľúca takýchto pacientov sa premyjú soľným roztokom nasýteným kyslíkom. Clark sa rozhodol, že bude lepšie to urobiť s kvapalinou obsahujúcou kyslík. Tento výskumník následne urobil veľa pre rozvoj tekutého dýchania.

Začiatkom sedemdesiatych rokov sa ZSSR začal zaujímať o „dýchanie“ tekutiny, a to najmä vďaka vedúcemu laboratória Leningradského výskumného ústavu krvnej transfúzie, Zoye Aleksandrovna Chaplygine. Tento ústav sa stal jedným z lídrov v projekte vytvorenia krvných náhrad - nosičov kyslíka na báze perfluorokarbónových emulzií 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 Evgeniy Mayevsky.

Dýchací systém využívajúci kvapalinu bol vyvinutý na uzavretú tému v inštitútoch v Leningrade a Moskve a od roku 2008 - na Katedre aerohydrodynamiky Štátnej leteckej univerzity v Samare. Tam vyrobili kapsulu typu „Morská panna“ na precvičenie dýchania tekutín v prípade núdzovej záchrany ponoriek z veľkých hĺbok. Od roku 2015 je vývoj testovaný v Sevastopole na tému Terek, podporovaný fondom.

Dedičstvo atómového 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, integritu. Tieto látky sa v prírode nenachádzajú. Pokúsili sa ich syntetizovať späť koniec XIX storočia, ale naozaj sa to podarilo až po druhej svetovej vojne, keď ich potreboval jadrový priemysel. Ich výrobu v ZSSR založil akademik Ivan Lyudvigovič Knunyants, zakladateľ laboratória organofluórových zlúčenín v INEOS RAS.

"Perfluórované uhľovodíky sa používali v technológii výroby obohateného uránu. V ZSSR bol ich najväčším vývojárom Štátny ústav aplikovaná chémia v Leningrade. V súčasnosti sa vyrábajú v Kirovo-Chepetsku a Perme,“ hovorí Mayevsky.

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 intenzívnej starostlivosti a regeneratívnej medicíne.

"Existuje taká operácia - výplach priedušiek, keď sa človeku v anestézii vymyje jedna pľúca a potom druhá Začiatkom 80-tych rokov sme spolu s volgogradským chirurgom A.P. Savinom dospeli k záveru, že je lepšie to urobiť. tento postup s perfluórovaným uhľovodíkom vo forme emulzie,“ uvádza príklad Evgeniy Mayevsky.

Tieto látky sa aktívne používajú v oftalmológii, na urýchlenie hojenia rán a pri diagnostike chorôb vrátane rakoviny. IN posledné roky V zahraničí sa vyvíja NMR diagnostická metóda využívajúca perfluórované uhľovodíky. U nás tieto štúdie úspešne realizuje tím vedcov z Moskovskej štátnej univerzity. M. V. Lomonosova pod vedením akademika Alexeja Chochlova, INEOS, ITEB RAS a IIP (Serpukhov).

Treba tiež spomenúť, že tieto látky sa používajú na výrobu olejov a mazív pre systémy pracujúce pri vysokých teplotách, vrátane prúdových motorov.

28. decembra 2017

Odkedy Nadácia pre pokročilý výskum (APF) 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.

Osobne určite nechápem, prečo sa davy ľudí, ktorým je psa na sociálnych sieťach ľúto, neponáhľajú brániť napríklad myši a králiky, ktoré vo všeobecnosti húfne umierajú v ústavoch. Je tiež zaujímavé, že napríklad Koroleva považujú za krutého a bezcitného - daroval viac ako jedného psa v prospech ľudstva. A tu, ah. No dobre, o tom sa vôbec nebavíme.

Čo to bolo za tekutinu? Je možné dýchať tekutinu? A ako sa darí v tejto oblasti vedeckého výskumu?

Aby bolo jasné, prečo sa objavu hovorí skutočný prelom. Koncom 80. rokov bolo tekuté dýchanie považované za sci-fi. Použili ho postavy vo filme amerického režiséra Jamesa Camerona "The Abyss". A dokonca aj vo filme sa tomu hovorilo experimentálny vývoj.

Už dlho sa snažia naučiť ľudí a zvieratá dýchať tekutiny. Prvé pokusy v 60. rokoch boli neúspešné, experimentálne myši žili veľmi krátko. Technika kvapalinovej ventilácie bola testovaná na ľuďoch iba raz v Spojených štátoch, aby sa zachránili predčasne narodené deti. Ani jedno z troch bábätiek sa však nepodarilo resuscitovať.

Potom bol perftoran použitý na dodávanie kyslíka do pľúc, používa sa aj ako náhrada krvi. Hlavným problémom bolo, že túto kvapalinu nebolo možné dostatočne vyčistiť. Oxid uhličitý sa v ňom dobre nerozpúšťal a pre predĺžené dýchanie bolo nutné nútené vetranie pľúc. V pokoji musel muž priemernej postavy a priemernej výšky prejsť cez seba 5 litrov tekutiny za minútu a pri zaťažení - 10 litrov za minútu. Pľúca nie sú vhodné na takúto záťaž. Našim výskumníkom sa podarilo tento problém vyriešiť.

Kvapalné dýchanie, kvapalinová ventilácia pľúc - dýchanie pomocou kvapaliny, ktorá dobre rozpúšťa kyslík. Zapnuté prítomný okamih Uskutočnili sa iba izolované experimenty takýchto technológií.

Kvapalné dýchanie zahŕňa naplnenie pľúc kvapalinou nasýtenou 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 je v súčasnosti v klinických štúdiách pre rôzne poruchy dýchania. Bolo vyvinutých niekoľko metód kvapalinovej ventilácie pľúc, vrátane ventilácie pomocou pár a aerosólov perfluórovaných uhľovodíkov.

Úplná kvapalinová ventilácia pľúc pozostáva z úplného naplnenia pľúc kvapalinou. V 70-tych a 80-tych rokoch 20. storočia sa v ZSSR a USA uskutočňovali pokusy o úplnej kvapalinovej ventilácii pľúc na zvieratách. Napríklad v roku 1975 na Ústave kardiovaskulárnej chirurgie pomenovanej po. A. N. Bakulev, profesor F. F. Beloyartsev, po prvý raz v krajine vykonal prácu na dlhodobej extrapulmonálnej oxygenácii pomocou fluorokarbónových oxygenátorov a na nahradení plynného média v pľúcach tekutým perfluorokarbónom. Tieto experimenty však ešte neopustili túto fázu. Je to spôsobené tým, že študované zlúčeniny vhodné na kvapalinovú ventiláciu pľúc majú množstvo nevýhod, ktoré výrazne obmedzujú ich použiteľnosť. Najmä neboli nájdené metódy, ktoré by sa dali dlhodobo používať.

Predpokladá sa, že tekuté dýchanie možno využiť pri hlbokomorskom potápaní, vesmírnych letoch a ako jeden z prostriedkov pri komplexnej liečbe niektorých chorôb.

V Ruskej federácii sa Andrei Viktorovič Filippenko, vedec, lekár, technologický vývojár a vynálezca prístroja na dýchanie tekutín, venuje experimentom a vývoju v oblasti dýchania tekutín. Vývoj vedca je známy v Rusku aj v zahraničí. Filippenko je súčasný kandidát lekárskych vied, špecialista na tekuté dýchanie, pľúcnu patofyziológiu, restoratívnu medicínu, farmakologické testovanie a vývoj zdravotníckych pomôcok. Vydal viac ako 20 vedeckých a technických správ a publikoval asi 30 vedeckých článkov v ruskej a zahraničnej tlači. Prednášal na mnohých konferenciách na tému dýchania tekutín a záchrany ponoriek, vrátane Ruska, Nemecka, Belgicka, Švédska, Veľkej Británie a Španielska. Má autorské certifikáty na metódu ultrazvukovej lokalizácie bublín dekompresného plynu atď. V roku 2014 uzavrel Andrej Viktorovič Filippenko zmluvu s Nadáciou pre pokročilý výskum, s ktorou spolupráca trvala do roku 2016.

Kyslík sa dostane do krvi z tekutiny napĺňajúcej pľúca. Môže sa v nej rozpúšťať aj oxid uhličitý prenášaný krvou.

Neexistujú však žiadne zásadné prekážky, aby človek dýchal tekutinu. Evgeniy Mayevsky verí, že ruskí vedci prinesú demonštrovanú technológiu do praktickej aplikácie v najbližších rokoch.

Od intenzívnej starostlivosti až 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 článok „O myšiach ako ryba“, ktorý opísal experiment s hlodavcom umiestneným v okysličovanom soľnom roztoku pri tlaku 160 atmosfér. Zviera zostalo nažive 18 hodín. Potom Kylstra začal experimentovať s perfluorokarbónmi a už v roku 1966 sa ich fyziológ Leland C. Clark v Clevelandskej detskej nemocnici (USA) pokúsil použiť na zlepšenie dýchania novorodencov s cystickou fibrózou. Ide o genetickú poruchu, pri ktorej sa dieťa narodí s nedostatočne vyvinutými pľúcami a jeho alveoly kolabujú, čo bráni dýchaniu. Pľúca takýchto pacientov sa premyjú soľným roztokom nasýteným kyslíkom. Clark sa rozhodol, že bude lepšie to urobiť s kvapalinou obsahujúcou kyslík. Tento výskumník následne urobil veľa pre rozvoj tekutého dýchania.

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 Evgeniy Mayevsky.

Dedičstvo atómového 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, integritu. Tieto látky sa v prírode nenachádzajú. O ich syntézu sa pokúsili koncom 19. storočia, no naozaj sa im to podarilo až po 2. svetovej vojne, keď boli potrebné pre jadrový priemysel. Ich výrobu v ZSSR založil akademik Ivan Lyudvigovič Knunyants, zakladateľ laboratória organofluórových zlúčenín v INEOS RAS.

„Perfluorokarbóny sa používali v technológii výroby obohateného uránu V ZSSR bol ich najväčším vývojárom Štátny inštitút aplikovanej chémie v Leningrade, v súčasnosti sa vyrábajú v Kirovo-Čepetsku a Perme,“ hovorí Mayevsky.

Tieto látky sa aktívne používajú v oftalmológii, na urýchlenie hojenia rán a 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 IIP (Serpukhov).

Treba tiež spomenúť, že tieto látky sa používajú na výrobu olejov a mazív pre systémy pracujúce pri vysokých teplotách, vrátane prúdových motorov.

Zdroje: