Det är lustigt hur slumpmässiga små fakta fastnar i mitt huvud, även efter många år. När jag gick i åttonde klass gjorde jag en rapport för min naturvetenskapliga klass om Pascals lag, en beskrivning av hur vätskor beter sig i ett slutet system (och grunden för all hydraulik, bland annat). När jag gjorde mina efterforskningar i det projektet stötte jag på en liten information som gjorde min 13-åriga hjärna helt förstummad: ordet vätska är inte en synonym till vätska; en vätska kan vara en vätska eller en gas. Är det sant? Har jag andats en vätska i hela mitt liv? Jag kunde helt enkelt inte komma över det. Inte heller mina vänner – jag trodde att mina ändlösa upprepningar av trivialiteter fick mig att se smartare ut, men de tyckte att det var irriterande.
År senare läste jag en Star Trek-roman där besättningen på Enterprise stötte på en ras av humanoida varelser som andades en vätska; boken gjorde allt för att beskriva hur den upplevelsen var för en av människorna som var tvungen att interagera med dem. Även om denna fiktiva vätska var kompatibel med mänskliga lungor var den psykologiska chocken av att andas en vätska ganska intensiv. Senare dök samma koncept upp i filmen The Abyss från 1989 och i Dan Browns roman The Lost Symbol från 2009, bland annat. Men det är ju bara science fiction, eller hur? Otroligt nog kan människor faktiskt andas vissa mycket speciella vätskor.
Tänkande kring vätskor
För att en vätska ska fungera för människans andning måste den utföra två huvudfunktioner extremt bra: leverera syre till lungorna och avlägsna koldioxid. Luft gör uppenbarligen båda sakerna; det gör även vissa andra kombinationer av gaser (t.ex. de som används vid dykning). Men det är rimligt att tro att vissa vätskor kan göra samma sak. De första experimenten med andning av en vätska ägde rum på 1960-talet. Möss tvingades andas in en saltlösning med en hög koncentration av löst syre. Mössen överlevde ett tag, men även om lösningen gav tillräckligt med syre var den ineffektiv när det gällde att avlägsna koldioxid; med tiden orsakade den också skador på lungorna.
För några år sedan började forskarna experimentera med perfluorkarboner, eller perfluorerade kolväten – vätskor som liknar freon och som (trots att de är ogynnsamma för ozonskiktet när de avdunstar) har förmågan att lösa upp både syre och koldioxid utan problem. De första resultaten var mycket bättre än med syresatta saltlösningar, och mössen kunde återgå till normal gasandning efteråt. Under de följande decennierna förfinades formlerna för andningsbara perfluorkarboner (PFC) ytterligare. Den mest kända vätskan av detta slag kallas perflubron, även känd under varumärket LiquiVent. Perflubron är en klar, oljig vätska med dubbelt så hög densitet som vatten. Den har förmågan att transportera mer än dubbelt så mycket syre per volymenhet som luft. Och den är inert, så det är osannolikt att den skadar lungvävnaden. Eftersom den har en mycket låg kokpunkt kan den snabbt och enkelt rensas från lungorna genom avdunstning.
Du kanske tänker: Det är fantastiskt att människor kan andas en vätska, men varför skulle någon vilja göra det?
Divers Uses
Den primära tillämpningen av vätskeandning är medicinsk behandling av vissa lungproblem. Barn som föds för tidigt har till exempel ofta underutvecklade lungor. Eftersom perflubron kan transportera mer syre än luft kan den hjälpa till att lindra andningsstörningar tills lungorna kan fungera med vanlig luft. Men det har också använts för vuxna med akut andningssvikt, oavsett om det beror på sjukdom, trauma, brännskador eller inandning av rök, vatten eller andra gifter. Vätskan uppmuntrar kollapsade lungblåsor att öppna sig, sköljer bort föroreningar och ger bättre utbyte av syre och koldioxid för lungor som inte är fullt fungerande. Vid klinisk användning fylls vanligtvis inte lungorna helt och hållet med vätskan, utan vätskeventilation används vanligtvis tillsammans med konventionell gasventilation.
En annan potentiell användning för vätskeandning är vid dykning. I vanliga fall måste dykare andas in gas med högt tryck för att förhindra att deras lungor kollapsar djupt under vattnet, men detta kräver dekompression på vägen upp och medför risk för kvävenarkos och många andra problem. Om lungorna i stället fylldes med en vätska skulle de flesta av dessa problem helt enkelt försvinna. Detta skulle i teorin göra det möjligt för dykare att nå större djup, ta sig upp snabbare och uppleva något lägre risker. Trots vad vi ser i filmerna är denna teknik ännu inte redo att användas på bästa sätt, men med framsteg i fråga om utrustning, vätskeformler och träning skulle vätskeandning en dag kunna förändra dykningens karaktär dramatiskt. Den skulle också kunna användas för att hjälpa till att skydda mot höga G-krafter under rymdresor.
För alla dessa fantastiska fördelar innebär vätskeandning fortfarande en stor svårighet: det är mycket svårare för människans lungor att flytta in och ut vätska än vad det är att andas luft. Även om perflubron är så mycket bättre än luft på att transportera syre och koldioxid kan den fördelen gå förlorad om du inte cirkulerar den tillräckligt snabbt. Utan användning av en mekanisk respirator blir detta särskilt problematiskt för någon som är sjuk, och även en dykare i toppform kan bli utmattad av en sådan mödosam andning under ett djupt och ansträngande dyk. Så jag kommer inte att göra upp planer på att leva på botten av en PFC-fylld swimmingpool, men det är verkligen spännande att tänka sig att en lunga full av vätska skulle kunna hindra mig från att drunkna.
Notis: Detta är en uppdaterad version av en artikel som ursprungligen dök upp på Interesting Thing of the Day den 24 maj 2005.