Wat is een Respirocyte?

Een respirocyt is een technisch ontwerp voor een machine die niet met de huidige technologie kan worden gebouwd: een kunstmatige rode bloedcel met een diameter van micron. Als de vooruitgang in de nanotechnologie even snel aanhoudt als in het eerste decennium van de 21ste eeuw, kunnen we zien dat respirocyten in de geneeskunde of zelfs recreatief worden gebruikt tegen 2020 of 2030.

Het meest interessante van een respirocyte is de interne druk: ongeveer 1000 atmosfeer. De respirocyte zou bolvormig zijn, de optimale vorm voor hogedrukvaten, en gemaakt van pure diamant of saffier, ideale technische materialen voor duurzame nanosystemen. De hoge druk is toegestaan ​​door de sterkte van deze materialen.

Bij 1000 atmosfeer kunnen respirocyten 200 keer meer zuurstof en koolstofdioxide bevatten dan onze natuurlijke rode bloedcellen. Hierdoor kan een persoon vier uur lang zijn adem inhouden op de bodem van een zwembad, of iemand gedurende ten minste 15 minuten op topsnelheid laten sprinten zonder te stoppen met ademen. Zulke prestaties zijn vandaag onmogelijk.

Aangedreven door glucose in het bloed, heeft een respirocyte een opmerkelijk eenvoudig ontwerp. Het enige dat nodig is voor de uiteindelijke realisatie ervan is de voortdurende vooruitgang van de miniaturisatie in de productie, een trend die al decennia stabiel is en op atomaire schaal nadert. Wat nodig is, is 3D-fabricage op nanoschaal, een mogelijkheid die vooraf wordt overschaduwd door het gebruik van scanning tunneling microscopen om individuele atomen op een oppervlak te manipuleren.

De respirocyte bestaat uit drie belangrijke ontwerpcomponenten: rotoren om zuurstof uit de longen op te nemen en af ​​te geven in de bloedbaan; rotoren om koolstofdioxide uit de bloedbaan te verzamelen en in de longen vrij te geven; en rotoren om glucose uit de bloedbaan op te nemen voor het genereren van energie in een proces vergelijkbaar met cellulaire ademhaling. Voorlopige studies hebben aangetoond dat extreem gladde diamantachtige oppervlakken vrijwel onzichtbaar zijn voor witte bloedcellen, waardoor de apparaten biocompatibel zijn.

Respirocyten werden in detail ontworpen en geanalyseerd door Robert Freitas, een onderzoeker op het gebied van nanotechnologie aan het Institute for Molecular Manufacturing. Het artikel dat het concept beschrijft is getiteld: "A Mechanical Artificial Red Cell: Exploratory Design in Medical Nanotechnology." Nanomedische toepassingen zoals die voorzien door Freitas kunnen gemeengoed worden in de toekomst op de middellange tot lange termijn van velen die vandaag de dag nog in leven zijn.