¿Pueden Los Humanos Respirar Líquidos?

Sabemos que los líquidos y nuestra respiración no se llevan bien juntos, para nada!. Pero que si hubiera una forma de poder respirar liquido en lugar de aire y así romper ciertas barreras, como en los buceos en aguas profundas? En realidad la hay. Y casi hemos descubierto cómo hacerlo sin matarnos en el proceso.

Los peligros de las profundidades
El límite absoluto recomendado para los buceadores recreativos de buceo es de solo 40 metros, o, 300 metros para las técnicas de buceo que utilizan una mezcla de aire llamada Trimix. Aun entonces, requieren ser pasados a una descompresión monitoreada para evitar que el nitrógeno disuelto en el tejido por la presión del agua, se convierta en gas y pase al torrente sanguíneo ocasionando una embolia cerebral y la muerte. Curiosamente, el cuerpo tiene un límite de saturación de nitrógeno, y no importa si se queda abajo durante una hora o un mes; Su tiempo de descompresión se maximiza.

Esta técnica, conocida como buceo de saturación, es la forma en que los buzos de recuperación que trabajaban en el K-141 Kursk podían pasar horas a 100 metros bajo el nivel del mar (en medio de 10 atmósferas de presión) y cómo la tripulación en The Abyss pudo hacer su trabajo.

Aire Liquido
Quizás la escena más recordada del clásico de ciencia ficción de 1989 The Abyss es cuando el personaje de Ed Harris debe ponerse un traje de buceo lleno de líquido para descender a la Fosa de las Marianas. Él intenta respirar el liquido para evitar que las presiones circundantes exploten sus pulmones. Resulta que esta escena está más cerca de los hechos científicos que la ciencia ficción.

La sustancia es un perfluorocarbono (PFC), un hidrocarburo fluorado líquido sintético, transparente, inodoro, químicamente y biológicamente inerte, con baja tensión superficial y alta capacidad de transporte de O2/CO2. Los PFC pueden contener hasta tres veces más oxígeno y cuatro veces más dióxido de carbono que la sangre humana. También actúan como intercambios de calor muy eficientes. Esto hace que los PFC sean ideales para su uso como medio de ventilación líquida (LV) para aplicaciones médicas.

La investigación sobre ventilación líquida (cuando se respira un líquido rico en oxígeno en lugar de aire) y los PFC comenzaron en serio inmediatamente después del final de la Primera Guerra Mundial, cuando los médicos estudiaron el tratamiento de la inhalación de gas tóxico comenzaron a aplicar soluciones salinas a los pulmones de los sujetos de prueba (para este caso, perros). Los propios PFC se desarrollaron a principios de la década de 1940 como parte del Proyecto Manhattan. Fueron apodados “Cosas de Joe”.

Sin embargo, no fue sino hasta la década de 1960 que el campo realmente despegó. Era el apogeo de la Guerra Fría y el ejército de EUA Necesitaba una forma de aumentar la profundidad de escape de los numerosos submarinos que había estacionado en todo el mundo en caso de una falla catastrófica de los sistemas. En 1962, el Dr. Johannes A. Kylstra y su equipo de la Universidad de Duke demostraron que los ratones podrían acondicionarse para respirar una solución salina oxigenada presurizada a 160 atmósferas (o 1 milla por debajo del nivel del mar), aunque murieron pocos minutos después por acidosis respiratoria (intoxicación por dióxido de carbono). El sistema estaba lejos de ser perfecto, pero ilustraba que tal técnica era realmente posible, aunque todavía no plausible.

Experimentos posteriores realizados por Leland C. Clark, Jr. y Frank Gollan demostraron que los ratones podían respirar PFC en condiciones atmosféricas normales, las ratas podían permanecer sumergidas hasta 20 horas y los gatos podían durar semanas. Su estudio también empleó aceites de silicona como alternativa a los PFC pero, como resulta, el aceite de silicona es realmente tóxico para los mamíferos (pero solo después de volver a respirar aire normal). Los PFC son actualmente el único medio de ventilación líquido aceptable que conocemos.

En 1989, los ensayos en humanos comenzaron en Filadelfia. A varios bebés cercanos a la muerte que sufrían de dificultad respiratoria se les administró ventilación líquida total, llenando completamente los pulmones con líquido PFC en lugar de llenarlos a su capacidad residual funcional, y el resultado mostró algunas mejoras fisiológicas notables, incluyendo la distensibilidad pulmonar y el intercambio gaseoso.

Durante el desarrollo normal, los pulmones del feto se llenan de líquido amniótico y, una vez que nacen, una sustancia química conocida como surfactante ayuda a evitar que los pulmones colapsen. Los bebés prematuros, sin embargo, aún no han desarrollado suficiente surfactante para evitar que sus pulmones se colapsen y doblen sobre sí mismos, por lo que cuando están repentinamente expuestos a una atmósfera gaseosa, tienen dificultades para respirar.

Los ensayos de Filadelfia intentaron ver si la ventilación líquida podía recrear con precisión las condiciones del útero y actuar como un surfactante artificial y reducir el estrés de los nonatos. Si bien los esfuerzos no fueron suficientes para salvar vidas, las mejoras en el rendimiento pulmonar se mantuvieron incluso después de retirar el ventilador, y demostraron que la ventilación líquida era una terapia potente para bebés prematuros.

 

El último obstáculo
A pesar de su éxito relativo durante los ensayos de Filadelfia, la ventilación líquida total (TLV) sigue siendo en gran medida un procedimiento experimental. Para controlar con precisión y seguridad los volúmenes de PFC que entran y salen de los pulmones de un paciente, los sistemas TLV requieren un oxigenador de membrana, un calentador y una serie de bombas para suministrar el PFC, en esencia, un ventilador líquido dedicado. Lamentablemente, un dispositivo de este tipo aún no ha superado la etapa de prototipo.

La Ventilación parcial de líquidos (PLV), por otro lado, solo llena aproximadamente el 40 por ciento de los pulmones del paciente con PFC, y la capacidad restante se llena con aire de un ventilador de gas convencional. Esto significa que el PLV se puede usar con equipos aprobados por la FDA y se puede usar para tratar lesiones pulmonares agudas así como también bebés prematuros. El PFC ayuda a desalojar los residuos de los alvéolos (por ejemplo, de la inhalación de humo), abrir las vías obstruidas y transportar el oxígeno hacia los pulmones a la vez que los protege del colapso y minimiza el daño secundario.

Pero todavía no hemos superado los problemas que mataron a los ratones de Kylstra. La alta viscosidad de PFC evita que circule por los pulmones de manera eficiente para expulsar el CO2 y prevenir la acidosis respiratoria. Tendría que ciclar el líquido a una velocidad de 5 litros por minuto para que coincida con un metabolismo de reposo estándar, 10 litros por minuto para cualquier tipo de actividad, y los pulmones humanos simplemente no son lo suficientemente fuertes para tal tarea con un liquido, como si lo son para el aire.

Fuentes : Wikipedia, Gizmodo.