Je zvláštní, jak mi i po letech utkvívají v hlavě náhodné drobné faktografie. Když jsem chodil do osmé třídy, psal jsem do přírodopisu referát o Pascalově zákonu, který popisuje chování kapalin v uzavřeném systému (a je mimo jiné základem celé hydrauliky). Během zkoumání tohoto projektu jsem narazil na drobnou informaci, která mně jako třináctiletému klukovi vyrazila dech: slovo kapalina není synonymem slova kapalina; kapalina může být kapalina nebo plyn. Opravdu? Celý život jsem dýchal tekutinu? Prostě jsem se přes to nedokázala přenést. Nedokázali to ani moji kamarádi – myslel jsem si, že díky mému nekonečnému odříkávání zajímavostí vypadám chytřejší, ale jim to přišlo otravné.
O mnoho let později jsem četl román Star Trek, ve kterém se posádka Enterprise setkala s rasou humanoidních bytostí, které dýchaly kapalinu; kniha se velmi obšírně věnovala popisu toho, jaké to bylo pro jednoho z lidí, kteří s nimi museli komunikovat. Přestože tato fiktivní tekutina byla kompatibilní s lidskými plícemi, psychický šok z dýchání tekutiny byl dost silný. Později se stejný koncept objevil mimo jiné ve filmu Propast z roku 1989 a v románu Dana Browna Ztracený symbol z roku 2009. Ale hele, to všechno je jen sci-fi, ne? Kupodivu lidé skutečně mohou dýchat určité velmi speciální tekutiny.
Myšlení o tekutinách
Aby mohla jakákoli tekutina fungovat pro lidské dýchání, musí velmi dobře plnit dvě hlavní funkce: dodávat kyslík do plic a odstraňovat oxid uhličitý. Vzduch samozřejmě plní obě tyto funkce; stejně tak některé další kombinace plynů (například ty, které se používají při potápění). Je však rozumné se domnívat, že některé kapaliny mohou být schopny dělat totéž. První pokusy s dýcháním kapalinou proběhly v 60. letech 20. století. Myši byly nuceny dýchat solný roztok s vysokou koncentrací rozpuštěného kyslíku. Myši nějakou dobu přežívaly, ale přestože roztok dodával dostatek kyslíku, nebyl účinný při odstraňování oxidu uhličitého; časem také způsobil poškození plic.
O několik let později začali vědci experimentovat s perfluorouhlovodíky neboli perfluorovanými uhlovodíky – kapalinami podobnými freonu, které (přestože jsou při odpařování nepříznivé pro ozónovou vrstvu) jsou schopny snadno rozpouštět kyslík i oxid uhličitý. Počáteční výsledky byly mnohem lepší než u okysličených solných roztoků a myši se poté dokázaly vrátit k normálnímu dýchání plynů. V průběhu několika následujících desetiletí byly vzorce pro dýchatelné perfluorouhlovodíky (PFC) dále zdokonalovány. Nejznámější kapalina tohoto druhu se nazývá perflubron, známá také pod obchodním názvem LiquiVent. Perflubron je čirá, olejovitá kapalina s dvojnásobnou hustotou vody. Má schopnost přenášet více než dvakrát více kyslíku na jednotku objemu než vzduch. A je inertní, takže je nepravděpodobné, že by poškodila plicní tkáně. Protože má velmi nízký bod varu, může být z plic rychle a snadno odstraněna odpařováním.
Možná si říkáte: Je skvělé, že lidé mohou dýchat kapalinu, ale proč by to někdo chtěl?“
Použití pro potápěče
Primární aplikací dýchání kapalinou je léčba některých plicních problémů. Například předčasně narozené děti mají často nedostatečně vyvinuté plíce. Protože perflubron dokáže přenášet více kyslíku než vzduch, může pomoci zmírnit dýchací potíže do doby, než budou plíce schopny fungovat s běžným vzduchem. Používá se však také u dospělých s akutním selháním dýchání, ať už v důsledku onemocnění, úrazu, popálenin nebo vdechnutí kouře, vody či jiných toxinů. Tekutina podporuje otevření kolabovaných plicních sklípků, vyplavuje nečistoty a zajišťuje lepší výměnu kyslíku a oxidu uhličitého v plicích, které nejsou plně funkční. Při klinickém použití nejsou plíce obvykle zcela naplněny kapalinou; místo toho se kapalinová ventilace obvykle používá ve spojení s běžnou plynovou ventilací.
Dalším možným využitím kapalinového dýchání je potápění. Obvykle musí potápěči dýchat silně stlačené plyny, aby zabránili kolapsu plic hluboko pod vodou, což však vyžaduje dekompresi při výstupu a nese riziko dusíkové narkózy a řady dalších problémů. Kdyby se plíce místo toho plnily kapalinou, většina těchto problémů by jednoduše zmizela. To by teoreticky umožnilo potápěčům dosáhnout větších hloubek, rychleji vystoupit a zažít o něco menší rizika. Navzdory tomu, co vidíme ve filmech, není tato technika zatím připravena pro hlavní čas, ale s pokrokem ve vybavení, vzorcích tekutin a výcviku by dýchání kapalinou mohlo jednoho dne dramaticky změnit povahu potápění. Mohlo by se také uplatnit při ochraně před vysokými přetíženími při cestách do vesmíru.
Přes všechny tyto úžasné výhody je dýchání kapalinou stále spojeno s jedním velkým problémem: pro lidské plíce je mnohem těžší přenášet kapalinu dovnitř a ven než dýchat vzduch. Přestože perflubron přenáší kyslík a oxid uhličitý mnohem lépe než vzduch, může se tato výhoda ztratit, pokud ho necirkulujete dostatečně rychle. Bez použití mechanického ventilátoru to bude problematické zejména pro někoho, kdo je nemocný, a i potápěč ve špičkové kondici by se mohl během hlubokého a namáhavého ponoru takovým pracným dýcháním vyčerpat. Nebudu si tedy plánovat život na dně bazénu naplněného PFC, ale rozhodně je zajímavá představa, že by mi plíce plné tekutiny mohly zabránit v utonutí.
Poznámka: Toto je aktualizovaná verze článku, který se původně objevil na stránkách Zajímavost dne 24. května 2005.
.