Respirazione Liquida

Posto un articolo scritto da Andrea Neri molti anni fa, a mio avviso molto interessante:


[justify]La Respirazione Liquida - Andrea Neri
Nel 1989 uscì nelle sale cinematografiche un film classificato nel genere
"Fantascienza". Imperniato su episodi subacquei, presentava una sequenza
particolare nella quale so vedeva un sub in immersione che, per
raggiungere profondità elevatissime, respirava un liquido invece di
particolari miscele di gas. L'idea apparve, di per se' originale e degna
appunto di un film di fantascienza, molti subacquei rimarrebbero sorpresi
nell'apprendere che l'idea di James Cameron, regista di "The Abyss"
possiede aderenti similitudini con ricerche scientifiche reali.
L'immersione subacquea ha molti condizionamenti imposti dalla
comprimibilità dei gas, se fosse possibile sostituire i gas con miscele
respiratorie incomprimibili queste problematiche potrebbero venire
risolte. Attualmente gli unici composti dotati di tali caratteristiche
sono i liquidi anche se, ovviamente, il problema che consegue al loro
utilizzo per la respirazione e l'annegamento. E' noto come nella dinamica
dell'annegamento avvenga un passaggio netto di acqua e soluti attraverso
le pareti degli alveoli polmonari (per processi di diffusione e osmosi)
che determina danni tissutali ed alterazioni del volume e della
composizione biochimica dei fluidi corporei.
Se una soluzione, contenente sali con concentrazione simile a quelle che
si trovano nel plasma in condizioni normali, viene introdotta nel polmone
non si dovrebbe verificare un passaggio di acqua o soluti attraverso la
barriera aria/sangue. Riferendosi alla legge di Henry e' noto che la
quantità di gas disciolto in un liquido e' direttamente proporzionale
alla Pressione Parziale (Pp) del gas che si trova in equilibrio
all'interfaccia gas-liquido. Appare teorizzabile che dovrebbe essere
possibile evitare la morte per ipossia (Pp dell'ossigeno insufficiente ai
fabbisogni cellulari), facendo respirare al subacqueo un liquido
iperbaricamente ossigenato.
La prospettiva della respirazione liquida non e' stata considerata
attivamente fino al 1961 ed anche se e' difficile prevedere gli sviluppi
di tali ricerche, e' interessante osservare i progressi ottenuti sia sugli
animali che sull'uomo. In alcuni esperimenti effettuati su ratti e cani
completamente immersi in soluzioni saline equilibrate e perfuse di
ossigeno iperbarico, sono state registrate tutte le normali funzioni
vitali per tempi fino a 18 ore. Gli animali sommersi in una soluzione alla
quale era stato aggiunto un tampone di anidride carbonica (THAM) vivevano
più a lungo che non in una identica soluzione priva di tampone.
In un ratto tracheotomizzato immerso in una soluzione salina semplice
ossigenata iperbaricamente, la pressione arteriosa del biossido di
carbonio era 75 mmHg e il Ph arterioso di 6.61 dopo 30 minuti, mentre in
un altro ratto che, in condizioni per il resti identiche, respirava una
soluzione salina alla quale era stato aggiunto lo 0,4% di THAM si
misurarono, sempre dopo 30 minuti dall'inizio dell'esperimento, una PpCO2
di 50 mmHg ed un Ph di 7.00. Nei cani anestetizzati, intubati o
tracheotomizzati che respiravano spontaneamente immersi in una soluzione
ossigenata iperbaricamente senza tampone, le analisi di gas del sangue
(emogasanalisi) arterioso rilevarono una ossigenazione adeguata ma anche
una ritenzione dell'anidride carbonica (Kylstra & Tissing 1964).
Le fluttuazioni della pressione intratoracica presenti in questi animali
che respiravano soluzione salina riflettevano lo sforzo richiesto per
muovere il liquido invece dell'aria. La pressione nell'atrio destro
variava da 40 mmHg sotto la pressione atmosferica a 15 mmHg sopra di essa,
e l'espirazione durava il doppio dell'inspirazione. Clark e Gollan (1966)
usarono per primi un idrocarburo fluorurato (FX-80) come liquido
respiratorio. La solubilità dell'ossigeno in questo liquido è di circa 20
volte maggiore di quanto non avvenga in soluzioni isotoniche senza
tampone, anche se la solubilità dell'anidride carbonica è
considerevolmente maggiore (circa 3 volte la norma). Sass ed altri (1972)
riuscirono a mantenere la Pp del CO2 arterioso in cani anestetizzati e
ventilati meccanicamente con liquido fluorocarbonio FX-80 fra i 16 e i 40
mmHg anche se il Ph del sangue arterioso diminuiva progressivamente fino a
valori prossimi al 7.00 dopo 4 ore di respirazione liquida. Un aspetto
particolare di questi esperimenti è dato dal rapporto
Sopravvivenza/Recupero degli animali trattati: Modell rilevò che tutta una
serie di 36 cani che erano stati ventilati per un'ora con Fluorocarbonio
ossigenato liquido, sopravvissero. Per molti giorni successivi la tensione
dell'ossigeno arterioso di questi cani rimase inferiore al normale quando
respiravano aria. Questo fatto venne fu attribuito al fluorocarbonio
residuo nei polmoni. Un esame dei polmoni tre ore dopo che era cessata la
respirazione liquida evidenziò una reazione infiammatoria acuta ai
bronchioli. Entro le 72 ore successive la reazione acuta era rientrata e
il cambiamento prevalente si riscontrava nei macrofagi (elementi cellulari
che partecipano alla risposta immunitaria) alveolari, contenenti
presumibilmente fluorocarbonio. Dopo 18 mesi i polmoni apparivano normali.
Adesso e' possibile ventilare un polmone dell'uomo con della soluzione
salina mentre l'altro viene ventilato con ossigeno. Una simile procedura
viene usata occasionalmente per curare pazienti affetti da varie malattie
del polmone. Generalmente, i pazienti tollerano abbastanza bene il
riempimento completo e la conseguente "ventilazione" di un polmone per
volta, con una soluzione salina fisiologica a temperatura corporea
normale. Dopo un lavaggio, i pazienti in genere ricevono dell'ossigeno
aggiuntivo per molte ore tramite maschera, ma il giorno successivo possono
riprendere le normali abitudini. Ramirez inizialmente effettuo' il
lavaggio del polmone in pazienti svegli; soltanto la laringe e la trachea
venivano anestetizzate localmente. Kylstra osservò che un volontario sano
la cui laringe e trachea erano state anestetizzate per facilitarne
l'intubazione, non avvertiva sensazioni spiacevoli derivanti dal fluire
del salino dentro e fuori dai suoi polmoni o dalla presenza di liquido
residuo nel polmone post-lavaggio. Una complicanza della respirazione
liquida e' pero' determinata dalla ritenzione del CO2. Questo sembrerebbe
impedire una applicazione pratica della respirazione liquida, dal momento
che un sub, al fine di svolgere un lavoro utile, dovrebbe essere in grado
di aumentare la sua produzione di CO2 senza incorrere
nell'iperventilazione incontrollata o peggio ancora nella perdita di
conoscenza (ipercapnia).
L'eliminazione del CO2 attraverso i polmoni riempiti di liquido dipende
dalla solubilità del CO2 nel liquido alveolare, dalla Pp del CO2 nel
sangue e dall'effettiva ventilazione alveolare che può essere definita
come Volume Virtuale del liquido esalato in cui la Pp del CO2 nei tessuti
eguaglia quella del sangue arterioso. L'aggiunta di THAM alla soluzione di
sale inspirato aumenta sensibilmente l'effetto tampone del CO2. La massima
ventilazione alveolare efficace in un uomo che respira nel liquido sarà
sempre inferiore al suo massimo volume di ventilazione. Di quanto sia
inferiore dipende dalle dimensioni dello spazio morto anatomico, dalla
frequenza respiratoria, dalla distribuzione del flusso del liquido inalato
e del sangue nel polmone; a questo si deve sommare la presenza o assenza
dei gradienti di pressione dei gas all'interno delle unità di scambio
gassoso riempite di liquido.
Un altro problema deriva dalla tossicità dell'O2 se respirato in
iperbaria. Se l'uomo dovesse respirare Fluorocarbonio FX-80 il suo consumo
di ossigeno sarebbe di 315 ml al minuto. Una Pp di 02 inspirato inferiore
a 1 Bar sarebbe sufficiente, ma l'assunzione di ossigeno basterebbe a
soddisfare solo le fondamentali necessità metaboliche e non lascerebbe
spazio per attività fisiche produttive. In generale il biossido di
carbonio che porta le capacità delle soluzioni THAM sarebbe idoneo, ma la
solubilità dell'ossigeno nelle soluzioni acquose è così bassa che
sarebbero necessarie pressioni parziali proibitivamente alte dell'ossigeno
stesso. La solubilità dell'ossigeno nel liquido al Fluorocarbonio è
abbastanza alta (0,683 ml/litro per mmHg a 37° ma la solubilità del
biossido di carbonio nel FX-80 (2,105 ml/litro per mmHg) non lo e' quindi,
anche a riposo totale nell'acqua, il sub che respira FX-80 potrebbe
soltanto mantenere una pressione parziale arteriosa del biossido di
carbonio normale mentre respira alla sua massima capacita' ventilatoria.
E' ovvio che una combinazione dei vantaggi di un liquido al Fluorocarbonio
e del THAM rappresenterebbe la soluzione ideale ai problemi derivati dalla
comprimibilità dei Gas.
Bibliografia:
The physiology and medicine of diving di Bennett, Elliott - The
Physiology and Medicine of Diving
Diving Medicine - Bove & Davis [/justify]


La respirazione liquida non credo sarà il futuro della subaquea ma certe informazioni devono comunque far parte del bagaglio culturale di ogni sub!
Bye Marco

Ciao Marco, mi ha fatto piacere leggere quel pezzo che feci per Mondo Sommerso un pò di anni fa. A dire la verità volevo quasi postarlo io ma avendo timore che apparisse come una forma di autocelebrazione avevo rinunciato. Spero capiti l'occasione d'incontrarci, magari con gli amici della Sub-Way.
A.

[quote:c742="Andrea_N"]Ciao Marco, mi ha fatto piacere leggere quel pezzo che feci per Mondo Sommerso un pò di anni fa. A dire la verità volevo quasi postarlo io ma avendo timore che apparisse come una forma di autocelebrazione avevo rinunciato. Spero capiti l'occasione d'incontrarci, magari con gli amici della Sub-Way.
A.[/quote]

molto volentieri...quando rientro ad Aprile però! per il momento sono un pò fuori mano!....
Se vuoi ne ho un altro sempre tuo sui profili inversi...decisamente più interessante ed applicabile! Appena ho un attimo lo posto, così non ti "autocelebri"!!!! ahahahahhaha ;)

ovviamente spero che a nessuno venga la voglia di tagliarsi la gola e respirare da una lattina piena di birra doppio malto tramite un corrugato del gav :D :D :D dopo chi spiegherebbe ad un open :D :D :D