Cząstki zbudowane z węgla są w stanie zastępować pracę płuc

Sztuczne cząstki z węgla zastąpią płuca. To nadzieja dla astmatyków i chorych na serce

Publikacja: 02.07.2012 23:14

Respirocyty to sztuczne twory zbudowane z węgla, które są w stanie pełnić w organizmie rolę naturaln

Respirocyty to sztuczne twory zbudowane z węgla, które są w stanie pełnić w organizmie rolę naturalnych krwinek roznoszących tlen

Foto: EAST NEWS

Niezwykłe doświadczenie przeprowadził zespół lekarzy, biologów i inżynierów z Uniwersytetu Harvarda oraz Szpitala Dziecięcego w Bostonie. Badacze użyli w roli czerwonych krwinek tzw. respirocytów, sztucznych krwinek.

Magazyny tlenu

Ten pomysł z dziedziny nanotechnologii nie jest nowy, ale dopiero teraz pojawiły się technologiczne możliwości jego realizacji. Dziesięć lat temu słynny teoretyk tej dziedziny Robert Freitas rozważał możliwości zastosowania nanorobotów o rozmiarach jednego mikrometra (jedna tysięczna milimetra). Postulował konstruowanie ich z materiałów, których wytrzymałość byłaby porównywalna z diamentem lub szafirem.

Robert Freitas szacował, że w jednomikrometrowych respirocytach można by magazynować pod wysokim ciśnieniem nawet do 236 razy więcej tlenu i dwutlenku węgla niż w naturalnych czerwonych krwinkach, których rozmiary nie przekraczają 8 mikrometrów.

Naukowcy stworzyli takie nanocząstki, są to tzw. fulereny. Składają się z atomów węgla (może ich być od 28 do 1500) tworzących zamkniętą, pustą w środku bryłę. Ta pusta w środku przestrzeń wykorzystana została jako magazyn tlenu. Pojawił się także nowy materiał, grafen, 100 razy bardziej wytrzymały od stali, w dodatku elastyczny.

Naukowcy sięgnęli po techniki już stosowane w chemioterapii, do kierowania odpowiednich substancji wprost do wybranych tkanek, a także w echografii do barwienia wybranych rejonów organizmu. Jednak zarówno w chemioterapii, jak i echografii uwalnianie wprowadzanej do organizmu substancji odbywa się wolno, natomiast respirocyty przekazują swoją zawartość, czyli tlen do krwi, bardzo prędko.

Technologiczny próg pokonany

Doświadczenie zostało przeprowadzone na królikach, którym ograniczono dopływ tlenu. Zwierzętom wstrzykiwano bezpośrednio do żył respirocyty wypełnione tlenem, zawarte w odpowiednio spreparowanym płynie fizjologicznym. Przed wstrzyknięciem płynu krew królików zawierała 70 proc. ilości tlenu, jaką powinna zawierać. Bezpośrednio po tym zabiegu poziom tlenu wzrastał do 100 proc. Niestety, zaraz potem poziom równie szybko spadał do wyjściowego.

– Gdyby tego rodzaju zabieg miał być skuteczny w przypadku człowieka, należałoby znaleźć sposób zwiększenia zawartości respirocytów w płynie fizjologicznym, ponieważ na razie działa on jedynie przez 15 do 30 minut. Ale to dopiero początek pracy nad tą techniką – wyjaśnia dr Dennis Kunkel uczestniczący w eksperymencie.

Żeby myśleć o zastosowaniu tej techniki w leczeniu ludzi, należałoby pokonać inny technologiczny próg: niezbędne byłyby nanosilniki transportujące respirocyty do wybranych miejsc oraz nanokomputery sterujące ich pracą, kontrolujące wymianę dwutlenku węgla i tlenu we krwi, odpowiednio do charakterystyki fizjologicznej danego człowieka i do choroby.

Nawet dla nurków

Na przykład możliwe byłoby ratowanie życia w przypadku niedotlenienia mózgu, w stanie śmierci klinicznej, lub dotlenianie tkanek w innych częściach ciała. Technika miałaby zastosowanie w przypadku chorób wynikających z infekcji płuc, gwałtownych ataków astmy powodujących zbyt mały dopływ do różnych organów, powodując ich nieodwracalne uszkodzenie.

Teoretycznie możliwe byłoby zastąpienie wszystkich naturalnych czerwonych krwinek respirocytami, wówczas człowiek byłby w stanie funkcjonować na pełnych obrotach kilka godzin; teoretycznie byłby w stanie dorównać championom nurkowania ze wstrzymanym oddechem.

Niezwykłe doświadczenie przeprowadził zespół lekarzy, biologów i inżynierów z Uniwersytetu Harvarda oraz Szpitala Dziecięcego w Bostonie. Badacze użyli w roli czerwonych krwinek tzw. respirocytów, sztucznych krwinek.

Magazyny tlenu

Pozostało 93% artykułu
Nauka
W organizmach delfinów znaleziono uzależniający fentanyl
https://track.adform.net/adfserve/?bn=77855207;1x1inv=1;srctype=3;gdpr=${gdpr};gdpr_consent=${gdpr_consent_50};ord=[timestamp]
Nauka
Orki kontra „największa ryba świata”. Naukowcy ujawniają zabójczą taktykę polowania
Nauka
Radar NASA wychwycił „opuszczone miasto” na Grenlandii. Jego istnienie zagraża środowisku
Nauka
Jak picie kawy wpływa na jelita? Nowe wyniki badań
Materiał Promocyjny
Bank Pekao wchodzi w świat gamingu ze swoją planszą w Fortnite
Nauka
Północny biegun magnetyczny zmierza w kierunku Rosji. Wpływa na nawigację