Con người có thể hít thở chất lỏng không?

Phổi chứa đầy chất lỏng có thể mang đến lợi ích cho thợ lặn và phi hành gia, nhưng cũng đặt ra hàng loạt vấn đề cần giải quyết.

Hít thở chất lỏng nghe giống như một ý tưởng tệ và chỉ có trong khoa học viễn tưởng. Nhưng thực tế, thông khí chất lỏng một phần đã được sử dụng lâm sàng, cung cấp oxy cho bệnh nhân trong quá trình thông khí cơ học (thở máy), IFL Science hôm 22/2 đưa tin.

Thợ lặn ở St. Croix, quần đảo Virgin thuộc Mỹ. (Ảnh: Summitandbeach).

Quá trình thở không diễn ra trong oxy lỏng. Oxy trở thành chất lỏng ở nhiệt độ rất thấp, khoảng -183 độ C. Thay vào đó, các chuyên gia y tế sử dụng những chất lỏng giàu oxy như perfluorocarbon (PFC) với khả năng hỗ trợ trao đổi khí ở phổi.

Ngoài mục đích y tế, một số ý kiến cho rằng thở bằng chất lỏng có thể mang lại lợi ích cho các thợ lặn biển sâu. Việc phổi chứa đầy chất lỏng khi lặn sẽ khiến áp suất bên trong khớp với áp suất bên ngoài, đồng nghĩa thợ lặn không cần lo lắng về bệnh giảm áp.

Ý tưởng này từng được thử nghiệm ở động vật có vú, bao gồm mèo và chuột, một số con sống sót trong nhiều tuần. Ngoài một vấn đề rất lớn là chúng thường mất mạng khi trở lại hít thở bình thường, thử nghiệm chứng minh rằng việc thông khí hoàn toàn bằng chất lỏng có thể khả thi. Tuy nhiên, một vấn đề khác ở mèo có thể khiến ý tưởng này không thiết thực. Đó là dù đưa được oxy vào máu, việc loại bỏ CO₂ lại suy yếu. Nghiên cứu này do chuyên gia Leland C. Clark, Jr. tại Học viện Y tế Alabama và Frank Gollan tại Đại học Miami thực hiện, xuất bản trên tạp chí Science.

Với thông khí chất lỏng một phần, lượng chất lỏng ít và chủ yếu được loại bỏ thông qua bay hơi. Trong khi đó, việc thở hoàn toàn trong chất lỏng sẽ không dễ chịu và về cơ bản, con người sẽ cảm giác như đang chết đuối trong suốt quá trình này. Việc giãn nở và co nhỏ phổi cũng sẽ là một vấn đề vì cơ thể không quen với việc luân chuyển các chất lỏng đậm đặc hơn. Việc loại bỏ CO₂ sẽ cần thêm sự hỗ trợ. Để giải quyết, một số chuyên gia đề xuất gắn một thiết bị trực tiếp vào máu (thông qua tĩnh mạch ở chân) để lọc CO₂ khỏi máu.

Tạo ra phương pháp thở mới dưới nước không phải vấn đề cấp thiết. Tuy nhiên, hít thở chất lỏng cũng được đề xuất như một cách giải quyết vấn đề khác trong tương lai: lực G quá lớn mà các phi hành gia phải đối mặt trong quá trình tàu vũ trụ tăng tốc. Con người có thể chịu được lực khoảng 9 G trong vài giây, nhưng nếu đối mặt trong thời gian dài thì lực 6 G cũng sẽ dẫn đến mất mạng. Nhưng nếu đặt một người vào chất lỏng, lực có thể được phân bổ trên bề mặt cơ thể, giúp người đó có thể chống chịu với lực lên tới khoảng 24 G. Vượt mức này, mọi thứ lại bắt đầu trở nên khó chịu.

Theo nghiên cứu của tiến sĩ Dario Izzo tại Cơ quan Vũ trụ châu Âu (ESA) cùng đồng nghiệp trên Researchgate, ngực, với phổi chứa đầy không khí, có mật độ trung bình thấp hơn đáng kể so với phần còn lại của cơ thể. Do đó, khi ngâm cơ thể trong nước và tàu tăng tốc, sẽ tạo ra sức ép ngực đồng nhất trực giao. Sức ép này gây ra những vấn đề nghiêm trọng như đau đớn, xuất huyết phổi, tràn khí màng phổi, xẹp phế nang, thậm chí tử vong tùy vào mức độ tăng tốc.

Nếu phổi chứa đầy chất lỏng thì tình trạng này sẽ không xảy ra. Nhưng bơm đầy chất lỏng vào phổi của một người và thông khí cơ học khi người này ở ngoài không gian hiện là điều bất khả thi.