四氟化碳,一种可以支持生物呼吸的神奇液体

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四氟化碳因为拥有良好的溶氧性,且溶解度和空气中的氧气含量相当,所以即便生物完全浸在其中也能够很好地呼吸,不会出现溺水状况。

在许多的科幻电影当中,我们经常会看到一个场景,在一个巨大的充满“水”的透明容器当中,一个人在没有任何呼吸机辅助的情况下沉睡,当他醒来之后会经历短暂的恐慌,之后他们会发现他们可以在这“水”中正常呼吸。当然,这里的“水”肯定不会是正常的水,其实也不是科幻电影胡诌出来的神奇液体,这种液体其实在现实当中已经存在,那就是四氟化碳,又名“全氟化碳”。

在化学领域,四氟化碳一种卤代烃,也可以被视为一种无机化合物。四氟化碳无色、无臭、不易燃烧,化学性质稳定,它的溶氧性很好,溶解度和空气中的氧气含量相当,所以即使在器官中充满了四氟化碳也不会缺氧情况。

若要在液体中正常呼吸,两个条件必不可少。一是氧气能够进入肺部,二是体内的二氧化碳能够及时排出去。人能够在空气里正常呼吸也是依靠这个原理。潜水员在深水下呼吸所用的是人造空气,主要由氮气和氧气混合而成的气体,随着潜水深度的不同,人造空气的气体比例也是不同的。要让人类能够像在空气中一样,在液体中呼吸,也并非完全不可能。

第一个有关液体呼吸的实验记载是在20世纪60年代,实验发现小鼠和大鼠能够在高浓度溶解氧的盐水溶液中呼吸。不幸的是,小鼠和大鼠在实验中没过多久就死亡了,因为即使溶液能够传送足够的氧气,但也不能及时除去它们体内的二氧化碳。时间一长,肺功能会遭到严重损害。

几年后,科学家开始尝试全氟碳化物(PFCs)液体,首次实验结果显示,全氟碳化物液体比之前的含氧盐水溶液好得多,小鼠基本能正常呼吸。

1989年,四氟化碳呼吸技术已经开始应用到医学上了。坦普尔大学医学院的医生首次尝试采用液体通气技术给三个濒死的患有严重呼吸窘迫综合征的早产儿的肺部灌入了氟碳化合物,以期挽回他们的生命,但很可惜,虽然刚开始他们的情况有所好转,但最终还是没能将他们救回来。不过,从此次的医疗试验当中,医生们还是看到了治疗的希望。于是,7年之后,另一组医务人员将改良后的液体呼吸技术应用于同样因严重呼吸窘迫综合征而徘徊在死亡边缘的13个早产儿身上。和预期的一样,大部分婴儿的呼吸状况得到了改善。4个月后,其中8名婴儿因此得以存活。