Телезрителям показали изобретение российских учёных — технологию жидкостного дыхания при помощи специальной жидкости.

Автор изобретения — член-корреспондент РАЕН (Российская академия естественных наук), кмн, лауреат премии общества кораблестроителей Великобритании Андрей Филиппенко. Он занимается этим проектом ещё со времён СССР, и вот наконец-то добился демонстрации на самом высоком уровне.

На специальной демонстрации для президента Сербии Александра Вучича был показан эксперимент с собакой породы такса.

Во время эксперимента таксу поместили в колбу со специальной жидкостью, насыщенной кислородом. Для этого учёным пришлось немало постараться, потому что собака активно сопротивлялась.

Примерно через 10 секунд её попытались извлечь, что тоже оказалось непросто — в итоге таксу достали за задние лапы. В целом голова собаки провела в жидкости около 20 секунд. Достав практически неподвижную таксу, её опустили вниз головой над ванной — и слили жидкость, попавшую в лёгкие. Затем вытерли полотенцем. Когда собака полностью пришла в себя, её показали журналистам и официальным лицам как доказательство того, что она действительно «дышала» под водой. Вучич погладил собаку и отметил, что впечатлился увиденным.

В интервью каналу РенТВ Андрей Филиппенко объяснил, что жидкость «похожа на воду, она прозрачная и бесцветная, но состоит из углерода и фтора».

Первой мыслью может быть, что Андрей Филиппенко имеет в виду тетрафторметан (химическая формула CF4) — один из самых простых фторуглеродов. В частности, это вещество используется как компонент дыхательных смесей при глубоководных погружениях. При контакте тетрафторметана с пламенем в избытке кислорода получаются токсичные газы; в присутствии воды получается фтороводород (в димере H2F2) — бесцветная подвижная летучая жидкость, которая смешивается с водой в любом отношении с образованием фтороводородной (плавиковой) кислоты. Согласно энциклопедии, фотороводород образует с водой азеотропную смесь с концентрацией 35,4% HF.

Кроме тетрафторметана есть и другие фторуглероды. Их формулы аналогичны углеводородам, только все атомы водорода замещены атомами фтора, как в случае с тетрафторметаном (аналог метана CH4, только с фтором вместо водорода).

Высшие и особенно полициклические фторуглероды обладают аномально высокой способностью растворять газы, в том числе кислород. Собственно, именно это химическое свойство полициклических фторуглеродов мог попытаться использовать учёный из Российской академии естественных наук.

По словам представителей проекта из Фонда перспективных исследований, применение подобной жидкости может спасти жизнь экипажам затонувших подводных лодок. С глубины выше 100 м невозможно быстро подняться на поверхность из-за кессонной болезни, но «если наполнить лёгкие человека этой жидкостью, то они не будут сжиматься, что позволит быстро подняться на поверхность».

«Технология здесь очень интересная, — сказал Андрей Филиппенко. — Действительно, она имеет очень большое значение для подводных дел. И здесь я могу сказать, что мы впереди планеты всей».

Финансирование разработок осуществляет Фонд перспективных исследований из российского бюджета. Представители Фонда говорят, что у технологии очень много других применений: это спасение недоношенных людей, помощь людям с ожогами лёгких. А если у аквалангиста будет такая жидкость в баллонах вместо кислорода, это существенно увеличит время его нахождения под водой и «позволит погрузиться на доселе невиданные глубины». Руководит проектом Фёдор Арсеньев.

Представители ФПИ также пояснили, что в жидкостном дыхании главная проблема — психологическая. Для такого «дыхания» первым делом нужно захлебнуться, то есть набрать в лёгкие жидкость.

Самые первые эксперименты датируются 60-ми годами прошлого столетия. Первыми испытали зарождающуюся технологию жидкостного дыхания лабораторные мыши и крысы, вынужденные дышать не воздухом, а солёным раствором, который был обогащён кислородом под давлением в 160 атмосфер. И они дышали! Но была проблема, которая не дала им выжить в такой среде долго — жидкость не позволяла отводить углекислый газ.

Но на этом эксперименты не прекратились. Далее, начали проводить исследования органических веществ, чьи атомы водорода заменялись атомами фтора — так называемых перфторуглеводородов. Результаты были намного лучше, чем у древней и примитивной жидкости, ведь перфторуглеводород инертен, не усваивается организмом, прекрасно растворяет кислород и водород. Но до совершенства было далеко и исследования в этом направлении продолжились.

Сейчас самым лучшим достижением в этой сфере является перфлуброн (коммерческое название — «Ликвивент»). Свойства этой жидкости поразительны:

  • Альвеолы раскрываются лучше при попадании в лёгкие этой жидкости и газообмен улучшается.
  • Эта жидкость может нести в 2 раза больше кислорода по сравнению с воздухом.
  • Низкая температура кипения позволяет удалять её из лёгких выпариванием.

Но наши лёгкие не предназначены для полностью жидкостного дыхания. Если заполнять их перфлуброном полностью — потребуется мембранный оксигенатор, нагревающий элемент и вентиляция воздухом. И не стоит забывать, что эта смесь в 2 раза гуще воды. Потому применяют смешанное вентилирование, при котором лёгкие заполняются жидкостью лишь на 40%.

мембранный оксигенатор
мембранный оксигенатор

Но почему мы не можем дышать жидкостью? Всё из-за углекислого газа, который очень плохо удаляется в жидкостной среде. Человек весом в 70 кг должен прогонять 5 л смеси через себя ежеминутно, и это при спокойном состоянии. Потому, хоть наши лёгкие технически способны извлекать кислород из жидкостей, для продолжительного процесса они слишком слабы. Так что можно лишь надеяться на исследования будущего.