Co je to Respirocyt?

Respirocyt je konstrukční řešení pro stroj, který nelze postavit pomocí současné technologie: umělá červená krevní buňka o průměru mikronu. Pokud pokrok v nanotechnologiích pokračuje stejně rychle jako v první dekádě 21. století, můžeme do roku 2020 nebo 2030 spatřit respirocyty používané v medicíně nebo dokonce rekreačně.

Nejzajímavější věcí na respirocytech je jeho vnitřní tlak: asi 1000 atmosfér. Respirocyty by měly být kulovité, optimální tvar pro vysokotlaké nádoby a byly vyrobeny z čistého diamantu nebo safíru, což jsou ideální technické materiály pro odolné nanosystémy. Pevnost těchto materiálů umožňuje vysoký tlak.

Při tlaku 1000 atmosfér mohly respirocyty držet 200krát více kyslíku a oxidu uhličitého než naše přirozené červené krvinky. To by mohlo člověku umožnit zadržet dech na dně bazénu po dobu čtyř hodin, nebo nechat někoho, aby sprintoval maximální rychlostí po dobu nejméně 15 minut, aniž by přestal dýchat. Takové výkony jsou dnes nemožné.

Díky glukóze v krvi má respirocyty pozoruhodně jednoduchý design. Vše, co je pro jeho případnou realizaci zapotřebí, je neustálý pokrok v miniaturizaci ve výrobě, trend, který se po desetiletí udržuje stabilně a uzavírá se v atomovém měřítku. Co je potřeba, je výroba 3D nanočástic, schopnost naznačená použitím skenovacích tunelových mikroskopů pro manipulaci s jednotlivými atomy na povrchu.

Respirocyty se skládají ze tří hlavních konstrukčních složek: rotory, které přijímají kyslík z plic a uvolňují jej do krevního řečiště; rotory, které shromažďují oxid uhličitý z krevního řečiště a uvolňují jej v plicích; a rotory, které odebírají glukózu z krevního řečiště pro generování energie v procesu podobném buněčnému dýchání. Předběžné studie zjistily, že extrémně hladké diamantové povrchy by byly prakticky neviditelné pro bílé krvinky, což by umožnilo biokompatibilitu zařízení.

Respirocyty byly navrženy a podrobně analyzovány Robertem Freitasem, výzkumníkem nanotechnologií v Ústavu pro molekulární výrobu. Článek popisující tento koncept je nazván „Mechanická umělá červená buňka: průzkumný design v lékařské nanotechnologii“. Nanomedické aplikace, jako jsou aplikace, které si Freitas představil, by se mohly stát běžnou součástí střednědobých a dlouhodobých budoucností mnoha z těch, kteří jsou dnes naživu.