Hvad er en respirocyt?

En respirocyt er et teknisk design til en maskine, der ikke kan bygges med den nuværende teknologi: en kunstig rød blodlegeme, en mikron i diameter. Hvis fremskridtene inden for nanoteknologi fortsætter så hurtigt, som det har gjort i det første årti af det 21. århundrede, kan vi se respirocytter anvendt i medicin eller endda rekreativt i 2020 eller 2030.

Det mest interessante ved en respirocyt er dens indre pres: ca. 1000 atmosfærer. Respirocytten ville være sfærisk, den optimale form for højtryksbeholdere og lavet af ren diamant eller safir, ideelle tekniske materialer til holdbare nanosystemer. Højtrykket tillades af styrken af ​​disse materialer.

Ved 1000 atmosfære af tryk kunne respirocytter indeholde 200 gange mere ilt og kuldioxid end vores naturlige røde blodlegemer. Dette kan give en person mulighed for at holde vejret i bunden af ​​en swimmingpool i fire timer, eller lade nogen sprint i tophastighed i mindst 15 minutter uden at stoppe med at trække vejret. Sådanne feats er umulige i dag.

Drivet af glukose i blodet har en respirocyt et bemærkelsesværdigt enkelt design. Alt, hvad der er nødvendigt for dens eventuelle realisering, er den fortsatte fremgang for miniaturisering i fremstillingen, en tendens, der har holdt stabilt i årtier, og som lukker ned i atomskalaen. Det, der er nødvendigt, er 3D nanoskalafremstilling, en kapacitet, der er skygge med brugen af ​​scanning af tunnelmikroskoper til at manipulere individuelle atomer på en overflade.

Respirocytten består af tre vigtigste designkomponenter: rotorer, der indtager ilt fra lungerne og frigiver det i blodbanen; rotorer til opsamling af kuldioxid fra blodbanen og frigørelse i lungerne; og rotorer til indtagelse af glukose fra blodbanen til generering af energi i en proces, der ligner cellulær respiration. Foreløbige undersøgelser har fundet, at ekstremt glatte diamantoverflader praktisk talt er usynlige for hvide blodlegemer, hvilket gør anordningerne biokompatible.

Respirocytter blev designet og analyseret i detaljer af Robert Freitas, en nanoteknologiforsker ved Institut for Molekylær Produktion. Papiret, der beskriver konceptet, har titlen "A Mechanical Artificial Red Cell: Exploratory Design in Medical Nanotechnology." Nanomediske anvendelser som dem, der er påtænkt af Freitas, kunne blive almindelige på mellemlang og lang sigt futures for mange af dem, der lever i dag.