Vad är en respirocyt?
En respirocyt är en teknisk konstruktion för en maskin som inte kan byggas med aktuell teknik: en konstgjord röd blodcell med en mikron i diameter. Om framstegen inom nanoteknologi fortsätter lika snabbt som under det första decenniet av 2000-talet, kan vi se respirocyter som används i medicin eller till och med rekreativt år 2020 eller 2030.
Det mest intressanta med en respirocyt är dess inre tryck: cirka 1000 atmosfärer. Respirocyten skulle vara sfärisk, den optimala formen för högtryckskärl och tillverkad av ren diamant eller safir, idealiska konstruktionsmaterial för hållbara nanosystem. Högtrycket tillåts av styrkan hos dessa material.
Vid 1000 atmosfärer med tryck kan andningsskydd hålla 200 gånger mer syre och koldioxid än våra naturliga röda blodkroppar. Detta kan göra det möjligt för en person att hålla andan vid botten av en pool i fyra timmar, eller låta någon sprint i högsta hastighet i minst 15 minuter utan att sluta andas. Sådana prestationer är omöjliga i dag.
Drivs av glukos i blodet, en respirocyt har en anmärkningsvärd enkel design. Allt som behövs för dess eventuella förverkligande är den fortsatta utvecklingen av miniatyrisering i tillverkningen, en trend som har hållit stabilt i årtionden och som håller på att stängas av på atomskalan. Det som behövs är 3D-nanoskala-tillverkning, en förmåga som är fördjupad genom att skanna tunnelmikroskop för att manipulera individuella atomer på en yta.
Respirocyten består av tre huvudsakliga designkomponenter: rotorer för att ta in syre från lungorna och släppa den i blodomloppet; rotorer för att samla koldioxid från blodomloppet och släppa den i lungorna; och rotorer för att ta in glukos från blodomloppet för att generera energi i en process liknande cellulär andning. Preliminära studier har funnit att extremt släta diamantformade ytor skulle vara praktiskt osynliga för vita blodkroppar, vilket gör enheterna biokompatibla.
Respirocyter designades och analyserades i detalj av Robert Freitas, en nanoteknologforskare vid Institute for Molecular Manufacturing. Uppsatsen som beskriver konceptet heter "A Mechanical Artificial Red Cell: Exploratory Design in Medical Nanotechnology." Nanomediska tillämpningar som de som Freitas föreställde sig kan bli vanliga på mitten till långsiktigt framtid för många av de som lever idag.