在科幻電影,電視節目以及書本上,經常有人類在液體中呼吸的情節。例如,不慎掉入怪異的流動液體,冷靜下來之後竟發現自己可以正常呼吸。
最著名的例子就是電影《深淵》,主角潛下深淵時吸的紅色液體。在電影《深淵》中,主角埃德·哈裡斯,必須去位於太平洋的馬裡亞納海溝的底部,通過消除核彈救出隊員。
事實是海溝底部水壓過高,超過潛水服抗壓極限。他們必須尋找相應的解決方案。經過一番歷程,他們發現液體能夠更均勻地擴散壓力,而且抗壓能力比氣體更強。
困難的是,怎麼才能找到可注入潛水服的特殊液體,而且此種液體能夠進入肺部而達到供氧,就像人能在水中呼吸一樣。
電影末尾是男主成功地在一種紅色液體裡呼吸,並且拯救出隊員。這背後是否有什麼科學依據?
若要在液體中正常呼吸,兩個條件必不可少。一是氧氣能夠進入肺部,二是體內的二氧化碳能夠及時排出去。人能夠在空氣裡正常呼吸也是依靠這個原理。
潛水員在深水下呼吸所用的是人造空氣,主要由氮氣和氧氣混合而成的氣體,隨著潛水深度的不同,人造空氣的氣體比例也是不同的。要讓人類能夠像在空氣中一樣,在液體中呼吸,也並非完全不可能。
第一個有關液體呼吸的實驗記載是在20世紀60年代,實驗發現小鼠和大鼠能夠在高濃度溶解氧的鹽水溶液中呼吸。
不幸的是,小鼠和大鼠在實驗中沒過多久就死亡了,因為即使溶液能夠傳送足夠的氧氣,但也不能及時除去它們體內的二氧化碳。時間一長,肺功能會遭到嚴重損害。
幾年後,科學家開始嘗試全氟碳化物(PFCs)液體——類似於氟利昂的液體。這種對臭氧層有害的液體能夠容易溶解氧和二氧化碳。
首次實驗結果顯示,全氟碳化物液體比之前的含氧鹽水溶液好得多,小鼠基本能正常呼吸。
科學家進一步完善全氟化碳液體。目前,最知名的液體被稱為全氟溴烷,也被稱為新型攜氧溶液劑「LiquiVent」。
LiquiVent是一種油性,透明的液體,密度是水的兩倍。 它可以攜帶比空氣多一倍的氧氣(每單位體積下)。氟化碳惰性強,對肺部脆弱的氣泡無毒害且沸點非常低,能夠容易地並快速地從肺中蒸發出去。
這看上去似乎是不可思議的,科學家進行液體呼吸實驗主要是希望在醫學方面有進一步的突破,造福人類。
例如,早產兒的肺還未發育完全,而全氟溴烷可以攜帶比空氣更多的氧氣,從而緩解呼吸困難,直到他們的肺能夠進行呼吸。它也被用於拯救急性呼吸衰竭的病人,無論該病人是由燒傷,發炎,疾病,煙霧或其吸入其它有毒氣體而發生呼吸衰竭情況。
全氟溴烷液體能夠使塌陷的肺泡打開、促進氧氣的彌散,而且該種液體能夠更均勻地分布在肺部組織之間,藉此維持肺部功能性肺餘容積(functional residual capacity, FRC),因而提高肺部氣體交換的能力。
在臨床實踐中,肺通常不完全充滿液體,相反,液體通常與常規氣體通風串聯使用。
全氟化碳液體是否有不利的一面?
全液呼吸有很多好處,實行起來的難點是每次呼吸時需要大量液體的排出與吸入,氧氣吸入速率與二氧化碳排出速率都會大幅下降。如果肺不能及時吸入和排出液體,就算全氟溴烷容易攜帶氧氣和二氧化碳也無力回天。
就像呼吸困難者失去呼吸機輔助後,將會面臨生命危險。經驗豐富的潛水員在這種液體下呼吸,不出幾分鐘就會疲憊萬分。
雖然通過技術上的輔助,人類或許可以做到在富氧液體中呼吸,但呼吸時間可能只有幾分鐘。
然而,一切皆有可能。科學家正在努力探索新的液體,使人類也可以在液體中呼吸。