Co to jest Respirocyt?

Respirocyt to projekt inżynieryjny dla maszyny, której nie można zbudować przy użyciu obecnej technologii: sztucznej czerwonej krwinki o średnicy mikrona. Jeśli postęp w nanotechnologii będzie postępował tak szybko, jak w pierwszej dekadzie XXI wieku, możemy zobaczyć respirocyty stosowane w medycynie, a nawet rekreacyjnie do 2020 lub 2030 r.

Najbardziej interesującą rzeczą w respirocycie jest jego ciśnienie wewnętrzne: około 1000 atmosfer. Mocznik byłby kulisty, optymalny kształt dla zbiorników wysokociśnieniowych i wykonany z czystego diamentu lub szafiru, idealne materiały inżynieryjne dla trwałych nanosystemów. Wysokie ciśnienie jest dopuszczalne dzięki wytrzymałości tych materiałów.

Przy ciśnieniu 1000 atmosfer, respirocyty mogą pomieścić 200 razy więcej tlenu i dwutlenku węgla niż nasze naturalne krwinki czerwone. Może to pozwolić osobie na wstrzymanie oddechu na dnie basenu przez cztery godziny lub pozwolić komuś na przyspieszenie z maksymalną prędkością przez co najmniej 15 minut bez zatrzymywania oddechu. Takie wyczyny są dziś niemożliwe.

Respirocyty zasilane glukozą we krwi mają niezwykle prostą konstrukcję. Wszystko, co jest potrzebne do jego ostatecznej realizacji, to ciągły postęp miniaturyzacji w produkcji, trend, który utrzymuje się stabilnie od dziesięcioleci i zbliża się do skali atomowej. Potrzebne jest wytwarzanie w nanoskali 3D, zdolność zapowiedziana przez zastosowanie skanujących mikroskopów tunelowych do manipulowania poszczególnymi atomami na powierzchni.

Respirocyt składa się z trzech głównych elementów konstrukcyjnych: wirników, które pobierają tlen z płuc i uwalniają go do krwioobiegu; wirniki do gromadzenia dwutlenku węgla z krwioobiegu i uwalniania go do płuc; oraz rotory do pobierania glukozy z krwioobiegu w celu generowania energii w procesie podobnym do oddychania komórkowego. Wstępne badania wykazały, że wyjątkowo gładkie powierzchnie diamentoidów byłyby praktycznie niewidoczne dla białych krwinek, dzięki czemu urządzenia byłyby biokompatybilne.

Respirocyty zostały zaprojektowane i szczegółowo przeanalizowane przez Roberta Freitasa, badacza nanotechnologii w Institute for Molecular Manufacturing. Artykuł opisujący tę koncepcję nosi tytuł „Mechaniczna sztuczna czerwona komórka: projekt eksploracyjny w nanotechnologii medycznej”. Zastosowania nanomedyczne, takie jak te przewidywane przez Freitasa, mogą stać się powszechne w średnio- i długoterminowej przyszłości wielu żyjących obecnie.