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© Looper

利維坦按：

雖說隻有短短一小時（且所呼吸的是特定液體(ti) PFC），但如此成果顯然是令人興(xing) 奮的。隻不過這似乎距離直接在水中呼吸的幸福未來仍有不小差距——假如能夠解決(jue) 二氧化碳排出的棘手問題，以及某種可靠的、能直接從(cong) 海水或者淡水中獲取氧氣的方式被提出，恐怕真的很難想象當人們(men) 向大深藍裏前進，會(hui) 對整個(ge) 文明形成多麽(me) 劇烈的影響。

在詹姆斯·卡梅隆執導並於(yu) 1989年上映的水下驚悚片《深淵》（The Abyss）結尾處，艾德·哈裏斯（Ed Harris）飾演的鑽井工人巴德·布裏格曼（Bud Brigman）穿上了一套潛水服。

他呼吸的是一種特殊的含氧液體(ti) ，而非空氣，因此，他能避免水下極大壓強帶來的致命性副作用，下沉至深海海溝底部，拆除核彈頭。你肯定會(hui) 想，這隻是令人難忘的電影情節，這種技術肯定隻存在於(yu) 科幻作品中。真是如此嗎？

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事實和你的想法可能有所出入。

電影中可供呼吸的液體(ti) ——含氧的全氟化碳液體(ti) 是真實存在的。盡管哈裏斯在拍攝穿著潛水服的場景時是屏息憋氣的，但在電影前麵部分，老鼠在液體(ti) 中自由呼吸的場景卻是真實的。《深淵》無疑是描繪液體(ti) 呼吸技術最著名的電影，而這一技術已被研究了一個(ge) 多世紀。盡管人們(men) 還無法將它用於(yu) 深海潛水，它仍有可能在醫藥領域大展身手、挽救生命。

一戰後不久，人們(men) 開始做與(yu) 液體(ti) 呼吸相關(guan) 的實驗，當時醫生開始研究含氧鹽溶液，以治療肺部被毒氣損害的士兵。但直到冷戰最劍拔弩張的20世紀50年代晚期，真正的研究才得以開展，美國海軍(jun) 試圖找到船員逃脫沉沒的潛水艇且避免患上潛水病的不二法門。

潛水減壓病又稱為(wei) 潛水夫病，是在一定深度的水下（高氣壓）呼吸導致的疾病。潛水員下潛時，隨著水壓增加，越來越多的氮氣溶解於(yu) 身體(ti) 組織中。如果他們(men) 快速上浮至水麵，壓力的突然變化會(hui) 導致氮氣從(cong) 溶解狀態逸出，形成細小的氣泡，可能導致嚴(yan) 重的關(guan) 節痛、空氣栓塞症、卒中以及死亡。

© New England Journal of Medicine

因此，潛水員必須緩慢上浮，並多次停下來減壓，讓氮氣逐漸從(cong) 身體(ti) 中排出。但是，如果潛水員或逃離潛水艇的人能夠呼吸含氧液體(ti) ，而非空氣，就無須減壓。

液體(ti) 呼吸技術還能夠減少甚至消除深潛的其他危害，比如醉氮（這也被稱為(wei) “海洋深處的狂喜”，是在高氣壓情況下吸入氮氣導致的醉酒般的中毒反應）。在一定深度下，氧氣本身也可能造成危害，比如氧中毒。

為(wei) 了避免這些情況，潛水員利用各種氣體(ti) 組合用於(yu) 深海呼吸，如氦氧混合氣或者氧氮氦混合氣體(ti) 。盡管如此，也隻能在一定程度上發揮作用。例如，在水下160米處，呼吸氦氣可能引發嚴(yan) 重的戰栗，還有高壓神經綜合征等神經疾病。潛水員攜帶壓縮氣體(ti) 能夠下潛的最深深度為(wei) 701米——這還是在陸基潛水艙裏。

1962年，杜克大學的約翰尼斯·克萊斯特拉（Johannes Klystra）博士帶領團隊，讓老鼠和其他小型動物可以在160個(ge) 大氣壓（隻有在如此高的氣壓才能在液體(ti) 中溶解足夠的氧氣）下壓縮的含氧鹽溶液中呼吸。實驗持續了約一小時，但動物很快因為(wei) 呼吸性酸中毒（即二氧化碳中毒）而死亡。

這顯示出，液體(ti) 呼吸技術令研究者苦惱長久的一大缺點：盡管呼吸液體(ti) 可以輕易為(wei) 身體(ti) 供氧，但排出二氧化碳卻遠沒那麽(me) 高效。為(wei) 了防止酸中毒，人們(men) 在靜止狀態時，平均每分鍾需要讓5升呼吸液體(ti) 流經肺部，若是在活動狀態下，每分鍾則需要讓10升呼吸液體(ti) 流經肺部——人類肺部自身無法達到這一流速。因此，任何實用的液體(ti) 呼吸係統必須高效地將液體(ti) 泵入/出肺部，就像醫院用的機械呼吸機一樣。

1966年，美國研究者利蘭(lan) ·克拉克（Leland Clark）和弗蘭(lan) 克·戈蘭(lan) （Frank Gollan）在液體(ti) 呼吸研究上取得重大突破，他們(men) 將克萊斯特拉的含氧鹽溶液換成了一種新的液體(ti) ，即全氟化碳（PFC）。

（www.annalsthoracicsurgery.org/article/S0003-4975(02)03733-5/fulltext）

PFC是一種無色液體(ti) ，由碳元素和氟元素組成，一開始隻是二戰期間曼哈頓計劃的部分研究成果。這兩(liang) 種元素的結合極為(wei) 穩固，因此PFC非常穩定，不易分解。它的密度是水的兩(liang) 倍，但黏性隻有水的一半，因此所儲(chu) 存的氧氣和二氧化碳幾乎是水所能存儲(chu) 的20倍。

（link.springer.com/article/10.1007/s00424-020-02482-2）

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正是由於(yu) 這種特質，PFC成為(wei) 了一種理想的液體(ti) 呼吸材料。在克拉克和戈蘭(lan) 的早期實驗中，他們(men) 僅(jin) 僅(jin) 是將小鼠和老鼠浸在含氧的PFC中，讓其自由呼吸。盡管動物在這種高密度液體(ti) 中呼吸起來不太順暢，但都活下來了，在浸入20個(ge) 小時後，沒有一隻出現不良反應。對於(yu) 更大型的動物，則需要使用強製性排出設備來防止二氧化碳累積。針對麻醉狀態下的狗的呼吸實驗，進一步證明了PFC作為(wei) 呼吸液體(ti) 的有效性。

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克拉克和戈蘭(lan) 關(guan) 於(yu) PFC的研究發現，很快又被克萊斯特拉超越了。後者在1969至1975年間完成了堪稱史上最全麵的液體(ti) 呼吸研究。他的實驗對象包括動物和人類。在研究過程中，美國海軍(jun) 潛水員弗朗西斯·J. 法爾克（Francis J. Falejcyk）成為(wei) 了第一個(ge) 呼吸含氧鹽溶液和PFC的人。

除了接受局部麻醉以便於(yu) 插管，他在整個(ge) 過程中沒有接受其他任何醫療幫助，且沒有強烈的不適感。不過，後來在抽吸肺部液體(ti) 時出現了問題，他因此患上了肺炎。1971年，法爾克做了一場關(guan) 於(yu) 這些經曆的講座，當時才17歲的卡梅隆也身處聽眾(zhong) 席中，這給了後者寫(xie) 短篇故事的靈感，並最終造就了《深淵》的劇本。

克萊斯特拉的研究顯示，在一般情況下，人類最多可以呼吸PFC一個(ge) 小時，且不會(hui) 出現二氧化碳中毒現象，因此，這對於(yu) 逃離沉沒潛艇的人來說，液體(ti) 呼吸技術是可行的。為(wei) 了更廣泛地運用這一技術，克萊斯特拉還用PFC和氫氧化鈉的乳化液進行了實驗，這種物質能更好地從(cong) 血液中吸收二氧化碳。

（www.scientificamerican.com/index.cfm/_api/render/file/?method=inline&fileID=C71A44ED-B140-4670-8AD72D6F46692A6E）

不過，到頭來，這些技術都還沒有被實際運用。據報道，美國海軍(jun) 海豹突擊隊曾在20世紀80年代做過液體(ti) 呼吸的實驗，但發現人在呼吸PFC時非常費力，幾個(ge) 潛水員在測試鍛煉時因用力過猛，導致了肋骨扭傷(shang) 及骨折。

針對酸中毒，一個(ge) 建議的解決(jue) 措施是為(wei) 潛水員配備一個(ge) 靜脈分流裝置，直接從(cong) 血液中去除二氧化碳。不幸的是，這種方法自帶相當大的醫療和後勤保障問題，而液體(ti) 呼吸技術在正式用於(yu) 深海潛水之前，還有很長的路要走。

不過，它也可能在醫學領域發揮重要作用，特別是在早產(chan) 兒(er) 的護理方麵。

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人類的肺約有5億(yi) 個(ge) 肺泡，氧氣通過這些微小的囊泡被血液吸收。為(wei) 了防止肺泡像濕紙袋一樣塌陷，身體(ti) 會(hui) 產(chan) 生一種肺表麵活性物質。這是一種脂質混合物，可以降低水的表麵張力，使肺泡保持開放。

然而，早產(chan) 兒(er) 無法生成足夠多的肺表麵活性物質，他們(men) 在出生後，大部分肺泡會(hui) 塌陷，造成呼吸困難。數十年來，傳(chuan) 統的機械呼吸機幫助早產(chan) 兒(er) 順利呼吸，但這些機器產(chan) 生的高壓會(hui) 嚴(yan) 重損害纖弱的肺部。如果將呼吸液體(ti) 注入肺部，液體(ti) 就可以重現子宮內(nei) 的羊水環境，使肺泡打開，大大增加氣體(ti) 交換的效率。此外，醫生還可以運用該技術，直接在肺部給藥。

費城天普大學醫院的J.S. 格林斯潘（J.S. Greenspan）是新生兒(er) 液體(ti) 呼吸技術的先驅。1989年，他將13個(ge) 早產(chan) 兒(er) 放入液體(ti) 呼吸機，持續了24至96個(ge) 小時。所有孩子後來都能順利呼吸空氣，其中11人的肺功能有顯著改善，不過有6人死於(yu) 與(yu) 實驗無關(guan) 的因素。

1995年，R.B. 赫希爾（R.B. Hirschl）在19個(ge) 人身上做了相似的實驗，這其中既有成年患者，也有幼兒(er) 和新生兒(er) 患者。最後，11位病人肺部功能得到改善，並存活下來，這進一步證實了液體(ti) 呼吸技術的有效性。

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不過，實現液體(ti) 呼吸技術的配套儀(yi) 器非常複雜昂貴，因此，B.P. 福爾曼（B.P. Fulman）於(yu) 1991年發明了簡易版本的“部分液體(ti) 呼吸”技術，即PLV（partial liquid ventilation）。肺部隻需部分裝載呼吸液體(ti) ，其餘(yu) 部分可通過常規機械呼吸機輸入空氣。這樣一來，可以開放約40%的肺泡，同時二氧化碳的排出也更高效。

另一種建議方案是將呼吸液體(ti) 轉變為(wei) 含空氣或氧氣的噴霧劑，效果相似，且患者呼吸起來舒適得多。1995年，邁克·達爾文（Mike Darwin）和斯蒂文·哈裏斯（Steven Harris）演示了液體(ti) 呼吸技術如何用於(yu) 誘發治療性低體(ti) 溫。

這是指在心髒驟停後通過降低人體(ti) 溫度，減少對大腦和其他組織的破壞。兩(liang) 人通過使肺部充盈液態PFC，達到史無前例的每分鍾降低0.5攝氏度的效果，這比我們(men) 現有的技術都高效很多。在大大小小的突破之後，美國食品和藥物管理局已經批準液體(ti) 灌注技術進入“快速評審”通道，以盡快讓這種可能挽救生命的技術在臨(lin) 床上發揮作用。

所以，如果卡梅隆想在未來一段時間內(nei) 一探馬裏亞(ya) 納海溝，他仍得借助複雜的潛水艇。但前文所述的突破也許能帶來慰藉——少時曾賦予他靈感的技術，有可能在未來拯救無數生命。

文/Gilles Messier

譯/Yord

校對/藥師

原文/

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