Znajdź zawartość

Komputerowa symulacja wykazała, że można "zamrozić" wodę nie poprzez obniżenie jej temperatury, a dzięki wpuszczeniu jej w bardzo wąską szczelinę. Nie od dzisiaj wiadomo, że woda ma niezwykłe właściwości fizyczne - rozszerza się pod wpływem niskiej temperatury, a gdy się ją ściśnie, łatwiej płynie. Od dawna jest ona przedmiotem badań, jednak dotychczas niewiele wiemy o tym, jak zachowuje się w nanoskali. Amerykańscy naukowcy z Boston University, City University of New York i University of Texas-Austin przeprowadzili interesującą symulację komputerową. Badali, w jaki sposób zachowa się woda umieszczona pomiędzy dwoma płaszczyznami z materiału hydrofobowego, które dzieli bardzo niewielka odległość. Okazało się, że gdy pomiędzy płaszczyznami pozostała szczelina szerokości trzech molekuł wody, zaszło interesujące zjawisko. Otóż powierzchnia wody od strony obu płaszczyzn przestała się poruszać, a płynął jedynie strumień wody grubości pojedynczej molekuły znajdujący się pomiędzy dwoma "zamarzniętymi" warstwami. Sytuacja taka trwała co prawda tylko 2 nanosekundy, jednak wskazuje to, że jeśli stworzy się odpowiednie warunki, to taka "zamrożona" woda o temperaturze pokojowej będzie stabilna przez bardzo długi czas. Taka trójwarstwowa woda może znaleźć w przyszłości bardzo szerokie zastosowania: od wodorowych ogniw paliwowych, gdzie wodór mógłby przepływać przez wodną membranę, po opracowywanie nowych leków.

Drobno pokruszone kawałki lodu wprowadzane bezpośrednio do ciała pacjenta mogą znacznie zwiększyć szanse na przeżycie wielu wypadków. Istnieje szansa, że już niedługo ruszą pierwsze testy wynalazku na ludziach. W naszej zawiesinie otrzymujesz i ciecz, i lód - podsumowuje krótko właściwości produktu Ken Kasza z Argonne National Laboratory w amerykańskim stanie Illinois. Zdaniem przedstawicieli instytucji, nowy wynalazek pozwala na rozwiązanie wielu problemów towarzyszących takim urazom, jak wypadki komunikacyjne czy atak serca. Inspiracją dla opracowania techniki były wielokrotnie obserwowane przypadki pacjentów, którzy trafiali do szpitali po wpadnięciu do jeziora skutego lodem. Choć krążenie i akcja oddechowa ustawały u nich niejednokrotnie nawet na półtorej godziny, często opuszczali lecznice w świetnym stanie. Różne próby wychładzania organizmu były podejmowane już wielokrotnie. Probowano m.in. kąpieli w wannach wypełnionych lodem, specjalnie chłodzonych koców czy wstrzyknięć silnie schłodzonej soli fizjologicznej. Większość z nich działała jednak zdecydowanie zbyt wolno, by skutecznie wychłodzić najważniejsze organy wewnętrzne. Co więcej, maksymalny czas, na jaki można było bezpiecznie "zahibernować" pacjenta, wynosił około 30 minut. To stanowczo zbyt mało przy wielu rodzajach zabiegów chirurgicznych. Zastąpienie soli zawiesiną drobnych kryształów lodu pozwala na znaczne zwiększenie wydajności pochłaniania ciepła. Pozwala to na radykalne przyśpieszenie procedury i znacznie zwiększa szanse pacjenta na przeżycie. Wstępne testy prowadzone podczas zabiegów angioplastyki (korygowania przepływu krwi przez naczynia za pomocą wprowadzonego do niego narzędzia - cewnika) wykazują, że nowa mieszanka schładza organizm aż pięciokrotnie wydajniej w stosunku do wstrzyknięć zimnej, lecz płynnej soli fizjologicznej. Zwierzęta, na których przeprowadzono eksperymentalny zabieg, przeżywały zatrzymanie krążenia nawet na 30-45 minut. Dla porównania, normalny czas, po którym należy przerwać zabieg i przywrócić fizjologiczną temperaturę ciała, to 10-15 minut. Bardzo możliwe, że uzyskanoby nawet lepsze wyniki, lecz badacze chcieli mieć pewność, że wszystkie zwierzęta przeżyją procedurę. Uzyskana mikstura to coś więcej, niż zwykła woda z lodem. We współpracy z Uniwersytetem w Chicago opracowano maszynę, która wygładza nierówności i ostre krawędzie na powierzchni grudek. Powstają w ten sposób drobiny o średnicy 1 milimetra, których kształt zapobiega powstawaniu zatorów. Kryształki te są na tyle małe, że zawiesinę można podawać nawet do wnętrza mózgu. Gdy zaś lód zawarty w zawiesinie stopi się, można go z łatwością usunąć, a ewentualne resztki są szybko absorbowane przez organizm. Silne wychłodzenie organizmu znacznie ułatwia przeprowadzenie wielu skomplikowanych zabiegów. Według lekarzy opracowana technologia może znacznie zwiększyć szanse pacjentów na przeżycie takich operacji, jak transplantacje, usuwanie efektów ataku serca, czy nawet wyjątkowo inwazyjne interwencje w obrębie płuc. Naukowcy z Argonne National Laboratory starają się obecnie o uzyskanie zezwolenia na przeprowadzenie pierwszych testów na ludziach. Ostatecznym celem badaczy jest dopuszczenie wynalazku do stosowania także w karetkach pogotowia. Dzięki temu w sytuacjach zagrożenia życia możliwe byłoby "zahibernowanie" pacjenta i bezpieczne dostarczenie go do szpitala, gdzie otrzymałby pełną, fachową pomoc lekarzy.