Videnskab
 science >> Videnskab >  >> Natur

Kirurger bliver grønne - genanvendelse af generel bedøvelse

Kredit:University of Melbourne

Et af paradokserne ved det medicinske vidunder kendt som generel anæstesi er, at det hjælper os med at blive raske, disse bedøvelsesgasser opvarmer også vores planet. Nu, et middel kan være ved hånden i form af et uskadeligt udseende hvidt pulver udviklet af University of Melbourne forskere.

Hvert år finder der mere end 300 millioner større operationer sted på hospitaler rundt om i verden. Hver har potentiale til i høj grad at forbedre eller endda redde et liv, alligevel er mange afhængige af gasser, der samt at gøre patienter bevidstløse, bidrage til den globale opvarmning. Nogle af disse gasser er tusinder af gange mere potente end vores mest kendte drivhusgas, carbondioxid.

Når du synes, at det er travlt, Det mellemstore hospital er anslået til at producere drivhusgasser svarende til op til 1200 biler, "potentialet for global opvarmning er stort, "siger lektor Brendan Abrahams fra University of Melbourne -forsker.

Og det er ikke kun miljøet, der er i fare. Under kirurgisk anæstesi, nogle af disse gasser lækker ind på operationsstuer og veterinærklinikker, hvor, over tid, de kan udgøre sundhedsrisici (erhvervsmæssig eksponering for bedøvelsesgasser har været forbundet med inflammatoriske reaktioner hos teaterpersonalet).

Men langt de fleste af disse gasser udledes fra patienternes lunger og skylles udenfor i atmosfæren, hvor de virker for at fange varme.

Forestil dig så, at disse gasser på en eller anden måde kunne fanges, gemt og måske endda genbrugt? Udover at hjælpe med at tackle den globale opvarmning og arbejdstagernes sundhed, kan dette gøre det muligt dramatisk at reducere kirurgiske omkostninger?

University of Melbourne forskere har fanget og opbevaret to inhalationsanæstetika, isofluran og sevofluran. Kredit:Shutterstock

Forestille, også, en teknologi, der ikke kun kunne fange potentielt skadelige gasser, men det kunne endda bruges til at høste fra patienternes lunger en af ​​de reneste, sjældneste og sikreste bedøvelsesgasser kendt af medicinen? En gas, der ikke har nogen kendt indvirkning på hverken miljøet eller kirurgisk personale.

Dette er en af ​​de serendipitøse videnskabshistorier, der ikke begyndte med et problem, der ledte efter et svar, men med et svar, der bare venter på, at det rigtige problem kommer.

Grundlaget blev lagt i slutningen af ​​1980'erne, da kemiker fra professor ved University of Melbourne, professor Richard Robson, var banebrydende for en ny teknologi, der tillod forskere at designe og generere materialer kendt som koordineringspolymerer, som indeholder huller, der er store nok til at rumme små molekyler. Inspirationen til denne forskning kom fra konstruktionen af ​​molekylære modeller, som professor Robson designede til brug i bachelorundervisning i kemi i 1970'erne.

For det blotte øje, det ligner lidt hvidt krystallinsk pulver eller måske fint sand. Men zoom ind, og det du ser er noget, der mere ligner et IKEA opbevaringsskab - en slags molekylær stillads.

Disse porøse strukturer er siden blevet anvendt til anvendelser, herunder opbevaring af gasformige brændstoffer (såsom metan), og rensning af kemiske forbindelser. Mange har også vist usædvanlige og muligvis nyttige magnetiske og elektroniske egenskaber.

Spol frem 20 år eller deromkring til University House, og foråret 2012. Dr. Abrahams drikker kaffe sammen med en kollega. De chatter om koordineringspolymerer, som Robson-Abrahams-teamet allerede har oprettet for at se, om de kan bruges til at adskille og lagre CO2-molekyler (det viser sig, at de kan, men ikke til kommercielt levedygtige priser).

Koordinationspolymerens "molekylære stillads" -struktur, som er i stand til at rumme bedøvelsesmolekyler inden for de firkantede kanaler. Kredit:University of Melbourne

Derefter Dr. Abrahams 'kollega, Dr. Paul Donnelly, har en anden idé. En del af hans egen forskning involverer bedøvelse af mus; nu spekulerer han højt på, om teknologien kunne genanvendes.

"Har du nogensinde tænkt på at bruge disse til at fange bedøvelsesgasser?"

Teamet har siden udviklet en ny familie af "afstembare" polymerer, der kan skræddersys til at passe individuelle bedøvelsesgasser. Store huller til store molekyler, tætte huller til mindre.

De har formået at fange og gemme to almindeligt anvendte inhalationsanæstetika, isofluran og sevofluran. De planlægger nu at rette opmærksomheden mod en anden populær damp, desflurane. Forskerne har allerede konstateret, at når gasserne er fanget, koordineringspolymererne kan opvarmes lidt, indtil de frigiver dampen til et apparat, hvor den derefter afkøles og kondenserer tilbage til flydende form.

Ideelt set, siger dr. Abrahams, det næste trin er at se, om gasserne kan genbruges (molekylerne er bare molekyler, så det gør ingen forskel, hvor mange sæt lunger de passerer igennem), reducere spild og omkostninger.

Så er der xenon. Betragtes af nogle som den perfekte bedøvelsesmiddel, denne inaktive gas er ikke-eksplosiv, ikke-brændbar, relativt giftfri-og skader ikke miljøet. Problemet er, at det er sjældent - 87 dele pr. Og dyrt. Robson-Abrahams-teamet har formået at fange xenon med deres koordineringspolymerer, og håber, at dette i sidste ende kan øge gasens brug i operationsstuer.

Ph.d. -studerende David Dharma tester koordineringspolymererne i en operationsstue på Melbournes Western General Hospital. Kredit:University of Melbourne

"Hvis du kunne fange al xenon tilbage fra patienten, så kan det blive økonomisk rentabelt, "siger dr. Abrahams.

Gruppen har for nylig indgivet patent, og dr. Abrahams søger nu finansiering til at udvikle teknologien i kommerciel skala og undersøge mulighederne for genbrug af de indfangede bedøvelsesgasser.

"Vi håber, at denne grundlæggende kemiske forskning kan udmønte sig i et kommercielt levedygtigt og miljøvenligt produkt."

Kate Cole-Adams er journalist i Melbourne og forfatter til den nyligt udgivne Anæstesi:Oblivionens gave og bevidsthedens mysterium .