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人类可以呼吸液体吗?事实上已经实现了!

科普小知识2021-09-07 14:04:22
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据外国媒体报道,空气中含有大约78%的氮气、21%的氧气和1%的氩气。在你的生活中,这种基本的生活混合物将被你吸入和呼出多达6亿次。迅速控制住你周围的气氛,好好感谢他们。

但是你有没有想过人类有可能吸入液体?科幻小说经常描绘这种可能性,其中最著名的是卡梅隆电影《深渊》中的情节,但这种想法真的可能实现吗?

事实上,这是可能的,而且已经实现了。

在进一步解释之前,让我们理解为什么我们不能呼吸普通的液体,如水和牛奶。原因与这些物质和空气之间的物理差异无关,主要是因为这些液体中没有足够的氧气。我们的肺会从空气中提取氧气,但这种液体含氧太少,无法从中提取足够的氧气。然而,也有一些液体可以吸收大量的氧气,就像海绵吸水一样。

对呼吸液的研究早在20世纪初就开始了,但是直到20世纪40年代的“曼哈顿计划”首次合成了四氟化碳,相关的研究才开始迅速发展。科学家们正在寻找一种能够抵抗铀化合物辐射的物质,结果,四氟化碳被意外发现。这种物质只由碳和铀组成。它不易发生化学反应,无色无味,不会对人体造成明显伤害。更重要的是,气体在其中的溶解度极高,它能比血液吸收更多的氧气和二氧化碳。

人类可以呼吸液体吗?事实上已经实现了!

这让科学家认为,动物能吸入四氟化碳吗?在探索这种可能性的早期实验中,研究人员将老鼠和猫浸入四氟化碳中,发现它们可以顺利存活数周。然而,由于这种液体的长期呼吸,这些动物的肺已经受到损害。这可能是由于它们不能在四氟化碳中有效呼气,从而削弱了它们排出二氧化碳的能力。随后的研究发现,为了解决这些副作用,必须使用机械通气,即使用机器帮助动物吸入和呼出这种稠密的液体,以便二氧化碳能够及时排出体外。

人们从这些早期动物实验中学到了宝贵的一课。1989年,美国坦普尔大学医学院的医生认为,液体呼吸可以用来帮助患有严重呼吸窘迫的早产儿,而其他疗法无效吗?他们向三名婴儿的肺部注射了四氟化碳,婴儿的状况确实有所改善。然而,这三个婴儿最终都死了。

七年后,另一个团队使用改进的液体呼吸技术对13名早产儿尝试了四氟化碳液体通气疗法。这些早产儿还患有严重的呼吸窘迫症,存活的可能性很小。结果,液体呼吸改善了大多数婴儿的状况,可能是通过稳定肺泡和降低肺部表面张力。简而言之,早产儿的肺还没有准备好呼吸气体,四氟化碳已经为他们搭建了一座连接羊水和外界空气的桥梁。最终,共有8名婴儿在4个月的随访治疗中存活下来。

此外,液体通气也在患有肺部疾病的成人患者中进行了成功的尝试。

现在我们已经知道人类可以呼吸四氟化碳,但问题是,我们为什么要这样做?除了稳定新生儿的肺部状况,我们在医学实验中没有发现任何其他明显的好处。也许液体呼吸可以帮助深度潜水者避免减压病或防止加速损伤宇航员的肺,但是四氟化碳并不适合这两种应用,所以科学家也需要发明一种新型液体介质。此外,液体循环应使用专用机械通风设备,以满足正常的氧气和二氧化碳交换。