PLV技术:让人类也能在液体中呼吸

都说水是生命之源,几天不喝水一个人就可能失去生命了,但是其实还有一个更重要的生命之源,那就是空气,不呼吸空气几分钟就能失去生命。我们人类已经习惯于空气的存在。只是现在有一个疑问,我们人类只能呼吸空气么?能不能呼吸其他的东西,比如一些科幻电影里的可呼吸的液体。

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电影《环太平洋》中的可呼吸液体

答案当然是肯定的,而且这个不是科幻电影里才能出现的情况,现实世界中已经有这样的技术,这种能够呼吸的液体叫做部分液体通气技术(partial liquid ventilation,PLV技术)。

我们人类或者是所有的陆生动物之所以需要呼吸空气,主要是要靠空气中的氧气。空气中的氧气通过人体肺部的肺泡和血液中的二氧化碳相互交换,从而为血液输入氧气的同时将血液中的二氧化碳排出去,而氧气会被血液输送到身体各个部位供细胞产生各种氧化反应和化学反应,从而产生能量和物质,为人体生命提供动力。

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水中的女孩无法直接呼吸

在这个过程中,空气参与的就是肺部氧气的交换。

要想让人体能呼吸液体,那么这种液体就需要具备以下的特点:

1、良好的氧气和二氧化碳携带能力;
2、性质稳定,不会和人体组织发生反应;
3、表面张力要小,不能沾在气管或者其他人体组织上;
4、最好是具有抗炎性。

那么有没有能够满足上述的液体呢?这还真有,叫做全氟溴烷(LiquiVent),这是一种透明的油性液体,它的密度是水的两倍,单位体积下能够携带比空气中多一倍的氧气,它具有非常低的表面张力,类似于肺部自己产生的表面活性剂,这可以防止肺泡在呼气的时候塌陷而粘在一起。

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早产儿PLV的插图

其实现在PLV技术已经在临床上得到了比较广泛的应用,比如潜水大家都知道人不能潜水太深,因为深潜会导致人患有减压病,潜水员很容易因为上浮太快导致空气中溶解的氮气被释放出来从而产生空气栓塞、肺爆裂或肺塌陷等问题。虽然使用混合呼吸气体(比如氦氧混合气体)也能降低减压病的风险,但是并不能完全消除,而且呼吸氦氧混合气体也只能让潜水员下潜到150米的深处,再深就会有氦震颤的风险。

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深潜是一种危险系数很高的行为,一般要穿特制的深潜服。

而通过PLV技术,潜水员只需要普通的潜水服就能够承受深海的压力,同时在上浮的时候也不会出现减压病。这个在科幻电影《深渊》中就得到了体现,当时潜水员就是使用的PLV技术下潜到数千英尺的海底深处而不用担心会危害生命。

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科幻电影《深渊》剧照

除了潜水外,PLV技术更广泛的被应用在医疗行业,其中最有前途的是小儿医学领域,比如早产儿的肺部还没发育完成,直接呼吸空气是非常危险的,而通过PLV技术则能够很好的保护早产儿稚嫩的肺部。

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一名婴儿在进行气体通气治疗期间(图A),在使用全氟溴烷进行部分液体通气后1小时(图B)以及在最后一次给药后48小时(图C)和3周(图D)的胸部X线照片。

另外就是成人急性呼吸窘迫综合征(ARDS)也能够用到全氟溴烷等PLV技术。

在未来的太空旅行中,可能你也会看到PLV技术的应用。要知道火箭或者飞船在发射的时候,产生的加速度是非常大的,我们都知道战斗机能产生10G的加速度,在这种情况下,飞行员都能够短暂失去意识,而火箭和飞船的加速度比整个还要大上很多,一般能达到20G以上。这个时候就需要用到PLV技术了,可以让液体充满人的肺部。

不过目前全氟溴烷还是不大能够满足需求,这是因为全氟溴烷的密度太大了,将来还需要寻找一个跟水的密度差不多的液体。

以上就是目前关于可呼吸液体的研究,PLV技术还谈不上完善,随着科技的发展,未来肯定还会有更多方便的可呼吸液体。

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