Re: [請益] 卡麥隆的無底洞The Abyss疑問,算有雷吧

※ 引述《pprino (于晏的腦婆)》之銘言：
: 卡麥隆的特效大作 無底洞The Abyss(1989)
: 看過的人似乎不多 以下有雷.........
: 英文不好 看的是沒字幕的4K修復版
: 開頭的小白鼠 溺水到一個程度會自動開始學會水中呼吸
: 艾德哈里斯也有樣學樣練成在水中呼吸的神功
: 究竟是什麼原理???
: 有這麼簡單的話
: 女主角也不會溺水幾分鐘就進入彌留狀態
: --
: ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 1.147.121.74 (澳大利亞)
: ※ 文章網址: https://www.ptt.cc/movie/E.G4tT3kaPvL7Q
這個問題問得非常好，請容我娓娓道來......
開始之前，有幾個重要的概念要先釐清，之後會比較好介紹這個技術。

氣體交換是一種被動式的擴散作用，從分壓(濃度)高往分壓(濃度)低流動。
而空氣中的氧氣要先溶到血液中，才會有血液中的氧分壓，
血液中的氧氣，才會被紅血球吸收，然後帶到身體各部位。

那為什麼我們可以從空氣中獲取氧氣但無法從水中獲取氧氣呢？
這個大家都知道，因為水中的氧氣濃度不足，氧氣無法被動擴散到血液中。
所以液態呼吸的概念就是簡單粗暴地把液體中的氧氣濃度提高即可。

液態呼吸的概念起源於1920年代的戰爭中無意間發現的一個現象。
戰後照護的過程第一次發現人類的肺部可以接受大量的食鹽水(液體)清洗而不失去功能。後來在1960年代的實驗發現，老鼠跟狗的肺部可以在高壓氧食鹽水內進行氧氣交換。
1966年Clark和Gollan首次成功使用全氟碳化物(Perfluorocarbon)
讓老鼠可以自發性地在液體內呼吸，而且沒有顯著的後遺症。
這也開啟了液態呼吸之後一連串大規模的研究。

全氟碳化物是一系列無色無味對於氧氣與二氧化碳都有高度溶解度的液體。
特定的全氟碳化物如DDFP的溶氧量是水的五百倍以上。
(Jager et al., Pflugers Arch. 2021; 473(2): 139–150.)
這樣的特性開啟了許多醫療使用的可能性。

高含氧液體也曾經被日本藥廠商品化過，並且在1989成功獲得美國FDA認可上市。
當時的功能是作為人工血液使用，但是氟化物很難從人體中排出，
這也是這款白色血液最大的缺點，最終在1994年下架。

液態呼吸並非像電影中整個人泡進去呼吸
目前的主流還是部分液態通氣(partial liquid ventilation)還無法達到全肺液態
而這個技術後來被發展成LiquidVent的產品，並在1993年獲得FDA核准上市。

除了攜帶高濃度氧氣之外，液體的高張力也提供了撐開肺泡的好處，
這對肺泡塌陷造成的呼吸窘迫症患者有很大的好處。
1996年Leach首次將PLV的技術使用在因為嚴重呼吸窘迫症的瀕臨死亡的早產兒身上
接受24-72小時的PLV之後，嬰兒血液中的氧氣濃度大幅提高並且沒有顯著副作用。
(Leach et al., N Engl J Med. 1996 Sep 12;335(11):761-7.)
十三位原本瀕臨死亡的早產兒，十一位肺部功能顯著改善，七位成功存活。

類似的概念還有人工紅血球載體的產品Sanguinate用於治療鐮刀性貧血
我個人之前參與過罕見疾病DBA的研究，患者發病後終身無法製造紅血球。
Sanguinate之類的技術若能成功，將能有效改善DBA病人的生活品質。

液態技術看起來很有前景，但是他還是有幾個關鍵的障礙。
由於全氟碳化物是液體，相信大家都可以想像，他的密度與黏性都遠大於空氣。
這也就導致了使用者的一呼一吸非常非常困難。
所以即使氧氣進得去，但是二氧化碳呼不出來也沒用，使用者很快就會衰竭。
那呼不出來的液體殘留在肺部中，直接導致使用者感染肺炎。

就有人想到了，除了肺以外，有沒有其他地方可以氣體交換的？
答案相當出人意表但也可以說是不意外，直腸。
早在1950年代科學家就發現泥鰍或海參在缺氧的環境中可以改用直腸呼吸。
所以後來科學家就把全氟碳化物使用在直腸上，
並且成功地讓大鼠和豬在缺氧的環境中不但存活還能保持體溫與活動能力。
(Okabe et al., Med. 2021 Jun 11;2(6):773-783)
這也是首次證實哺乳類動物也有腸呼吸的潛力。
但其實這距離要實際使用在人體上還有很長很長一段路要走
我們就拭目以待吧。

--

地球上的氧氣濃度其實並不是恆定的。在石炭紀的時候大氣中氧氣的含量就高達35% 氧氣濃度提高如果是以數千年的級距漸進的話，那生物們還能慢慢適應。 但是整體環境還是會有很大的改變，包括了大氣密度變高，火災不止， 因為氧化速度大幅加快，建築物將會加快損耗崩毀，食物腐化速度加快。 動物方面，變化最大的應該會是昆蟲與細菌。 因為氧氣在體內擴散的效率提高，昆蟲體型會變得非常非常大。 好氧性性細菌會大幅增加，這也是食物腐化加快的主要原因。 如果人類還是現在的構造的話，那粘膜會受到極強的刺激，眼睛喉嚨都會受傷。 長期處於高濃度氧氣一樣會導致呼吸系統受損，呼吸困難，心悸暈眩甚至死亡。 大概4這樣.....