Hva er en respirocytt?

En respirocyt er en ingeniørdesign for en maskin som ikke kan bygges med nåværende teknologi: en kunstig rød blodcelle med en mikron i diameter. Hvis fremgangen i nanoteknologi fortsetter like raskt som den har gjort i det første tiåret av det 21. århundre, kan det hende at vi ser respirocytter brukt i medisin eller til og med rekreasjon innen 2020 eller 2030.

Det mest interessante med en respirocytt er det indre trykket: rundt 1000 atmosfærer. Respirocytten ville være sfærisk, den optimale formen for høytrykksbeholdere, og laget av ren diamant eller safir, ideelle ingeniørmaterialer for holdbare nanosystemer. Høyt trykk tillates av styrken til disse materialene.

Ved 1000 atmosfæres trykk kan respirocytter inneholde 200 ganger mer oksygen og karbondioksid enn våre naturlige røde blodlegemer. Dette kan tillate en person å holde pusten i bunnen av et svømmebasseng i fire timer, eller la noen sprint i toppfart i minst 15 minutter uten å stoppe å puste. Slike bragder er umulige i dag.

Drevet av glukose i blodet har en respirocytt en bemerkelsesverdig enkel design. Alt som trengs for den eventuelle realiseringen er den fortsatte utviklingen av miniatyrisering i industrien, en trend som har holdt seg stabilt i flere tiår, og som lukker seg på atomskalaen. Det som trengs er 3D nanoskala-fremstilling, en mulighet som er forhåndsvisning av bruk av skanning av tunnelmikroskop for å manipulere individuelle atomer på en overflate.

Respirocytten består av tre viktige designkomponenter: rotorer for å ta inn oksygen fra lungene og frigjøre den i blodomløpet; rotorer for å samle karbondioksid fra blodomløpet og frigjøre det i lungene; og rotorer for å ta inn glukose fra blodstrømmen for å generere energi i en prosess som ligner på cellulær respirasjon. Foreløpige studier har funnet at ekstremt glatte diamantflater praktisk talt er usynlige for hvite blodlegemer, noe som gjør enhetene biokompatible.

Respirocytter ble designet og analysert i detalj av Robert Freitas, en nanoteknologiforsker ved Institute for Molecular Manufacturing. Oppgaven som beskriver konseptet heter tittelen "A Mechanical Artificial Red Cell: Exploratory Design in Medical Nanotechnology." Nanomediske bruksområder som de som Freitas ser for seg, kan bli vanlig i fremtiden på mellomlang og lang sikt for mange av de som lever i dag.