Hauska tapa, jolla satunnaiset pikku faktaesimerkit jäävät päähäni vuosienkin jälkeen. Kun olin kahdeksannella luokalla, tein luonnontiedeluokalleni raportin Pascalin laista, joka on kuvaus siitä, miten nesteet käyttäytyvät suljetussa järjestelmässä (ja muun muassa kaiken hydrauliikan perusta). Projektia tutkiessani törmäsin pieneen tietoon, joka räjäytti 13-vuotiaan mieleni: sana neste ei ole nesteen synonyymi; neste voi olla nestettä tai kaasua. Niinkö? Olen hengittänyt nestettä koko ikäni? En vain päässyt siitä yli. Eivät myöskään ystäväni – luulin, että loputtomat trivia-arvosteluni saivat minut näyttämään fiksummalta, mutta heidän mielestään se oli ärsyttävää.
Vuosia myöhemmin luin Star Trek -romaanin, jossa Enterprisen miehistö kohtasi ihmisrodun humanoidisia olentoja, jotka hengittivät nestettä; kirjassa kuvailtiin pitkälle, millainen tämä kokemus oli yhdelle ihmiselle, joka joutui olemaan tekemisissä heidän kanssaan. Vaikka tämä kuvitteellinen neste sopi ihmisen keuhkoihin, nesteen hengittämisen aiheuttama psykologinen shokki oli melko voimakas. Myöhemmin sama käsite esiintyi muun muassa vuonna 1989 ilmestyneessä elokuvassa The Abyss sekä Dan Brownin vuonna 2009 ilmestyneessä romaanissa The Lost Symbol. Mutta hei, sehän on vain tieteiskirjallisuutta, eikö niin? Hämmästyttävää kyllä, ihminen voi todellakin hengittää tiettyjä hyvin erikoisia nesteitä.
Nesteajattelu
Jotta jokin neste toimisi ihmisen hengityksessä, sen on suoritettava kaksi päätehtävää erittäin hyvin: toimitettava happea keuhkoihin ja poistettava hiilidioksidia. Ilmeisesti ilma tekee molemmat; niin tekevät myös jotkin muut kaasuyhdistelmät (kuten sukelluksessa käytettävät). On kuitenkin järkevää ajatella, että jotkin nesteet voivat tehdä saman asian. Ensimmäiset kokeet nesteen hengittämisestä tehtiin 1960-luvulla. Hiiret pantiin hengittämään suolaliuosta, jossa oli korkea liuenneen hapen pitoisuus. Hiiret selvisivät hengissä jonkin aikaa, mutta vaikka liuos tuotti riittävästi happea, se ei poistanut tehokkaasti hiilidioksidia; ajan mittaan se myös vaurioitti keuhkoja.
Muutama vuosi myöhemmin tutkijat alkoivat kokeilla perfluorihiilivetyjä eli perfluorattuja hiilivetyjä – freonin kaltaisia nesteitä, jotka (huolimatta siitä, että ne ovat otsonikerroksen kannalta epäystävällisiä höyrystyessään) kykenevät liuottamaan sekä happea että hiilidioksidia herkästi. Alustavat tulokset olivat paljon parempia kuin happipitoisilla suolaliuoksilla, ja hiiret pystyivät sen jälkeen palaamaan normaaliin kaasuhengitykseen. Seuraavien vuosikymmenten aikana hengitettävien perfluorihiilivetyjen (PFC-yhdisteiden) kaavoja hiottiin edelleen. Tunnetuin tällainen neste on nimeltään perflubron, joka tunnetaan myös tuotenimellä LiquiVent. Perflubron on kirkas, öljyinen neste, jonka tiheys on kaksi kertaa suurempi kuin veden. Se pystyy kuljettamaan yli kaksi kertaa enemmän happea tilavuusyksikköä kohti kuin ilma. Lisäksi se on inerttiä, joten se ei todennäköisesti vahingoita keuhkokudosta. Koska sen kiehumispiste on hyvin alhainen, se poistuu keuhkoista nopeasti ja helposti haihtumalla.
Saatat ajatella: On hienoa, että ihminen voi hengittää nestettä, mutta miksi kukaan haluaisi sitä?
Sukeltajien käyttökohteet
Nesteytetyn hengityksen ensisijainen käyttökohde on tiettyjen keuhko-ongelmien lääketieteellinen hoito. Esimerkiksi ennenaikaisesti syntyneillä vauvoilla on usein alikehittyneet keuhkot. Koska perflubron voi kuljettaa enemmän happea kuin ilma, se voi auttaa lievittämään hengitysvaikeuksia, kunnes keuhkot pystyvät toimimaan tavallisella ilmalla. Sitä on kuitenkin käytetty myös aikuisille, joilla on akuutti hengitysvajaus, joka johtuu sairaudesta, traumasta, palovammasta tai savun, veden tai muiden myrkkyjen hengittämisestä. Neste kannustaa romahtaneita keuhkorakkuloita avautumaan, huuhtelee epäpuhtaudet pois ja parantaa hapen ja hiilidioksidin vaihtoa keuhkoissa, jotka eivät ole täysin toimintakykyiset. Kliinisessä käytössä keuhkoja ei yleensä täytetä kokonaan nesteellä, vaan nestehengitystä käytetään yleensä yhdessä tavanomaisen kaasuhengityksen kanssa.
Toinen mahdollinen nestehengityksen käyttökohde on sukellus. Tavallisesti sukeltajien on hengitettävä voimakkaasti paineistettuja kaasuja estääkseen keuhkojensa luhistumisen syvällä veden alla, mutta tämä edellyttää dekompressiota matkalla ylös ja siihen liittyy typpinarkoosin ja lukuisten muiden ongelmien riski. Jos keuhkot täytettäisiin sen sijaan nesteellä, suurin osa näistä ongelmista yksinkertaisesti poistuisi. Näin sukeltajat voisivat teoriassa päästä suurempiin syvyyksiin, nousta nopeammin ja kokea hieman pienemmät riskit. Huolimatta siitä, mitä näemme elokuvissa, tämä tekniikka ei ole vielä valmis prime time -aikaan, mutta kun laitteet, nestekaavat ja koulutus kehittyvät, nestehengitys voi jonain päivänä muuttaa sukeltamisen luonnetta dramaattisesti. Sitä voitaisiin käyttää myös suojautumiseen suurilta G-voimilta avaruusmatkailun aikana.
Kaikista näistä hämmästyttävistä eduista huolimatta nestehengitykseen liittyy edelleen yksi suuri vaikeus: ihmisen keuhkojen on paljon vaikeampaa siirtää nestettä sisään ja ulos kuin hengittää ilmaa. Vaikka perflubroni kuljettaa happea ja hiilidioksidia paljon paremmin kuin ilma, tämä etu voidaan menettää, jos sitä ei kierrätetä tarpeeksi nopeasti. Ilman mekaanista hengityskonetta tämä on erityisen ongelmallista sairaille, ja jopa huippukuntoinen sukeltaja voi uupua näin vaivalloisesta hengittämisestä syvän ja raskaan sukelluksen aikana. En siis aio suunnitella elämääni PFC:llä täytetyn uima-altaan pohjalla, mutta on varmasti kiehtovaa ajatella, että nesteellä täytetty keuhko voisi estää minua hukkumasta.
Huomautus: Tämä on päivitetty versio artikkelista, joka ilmestyi alun perin Päivän Mielenkiintoinen Asia -lehdessä 24. toukokuuta 2005.