Un respirocita è un progetto ingegneristico per una macchina che non può essere costruita con la tecnologia attuale: un globulo rosso artificiale di un micron di diametro. Se i progressi nella nanotecnologia continuano così rapidamente come nel primo decennio del 21° secolo, potremmo vedere respirociti usati in medicina o anche a scopo ricreativo entro il 2020 o il 2030.
La cosa più interessante di un respirocita è la sua pressione interna: circa 1000 atmosfere. Il respirocita sarebbe sferico, la forma ottimale per recipienti ad alta pressione, e realizzato in puro diamante o zaffiro, materiali ingegneristici ideali per nanosistemi durevoli. L’alta pressione è consentita dalla robustezza di questi materiali.
A 1000 atmosfere di pressione, i respirociti potrebbero contenere 200 volte più ossigeno e anidride carbonica rispetto ai nostri globuli rossi naturali. Ciò potrebbe consentire a una persona di trattenere il respiro sul fondo di una piscina per quattro ore o consentire a qualcuno di correre alla massima velocità per almeno 15 minuti senza fermarsi a respirare. Tali imprese sono impossibili oggi.
Alimentato dal glucosio nel sangue, un respirocita ha un design straordinariamente semplice. Tutto ciò che è necessario per la sua eventuale realizzazione è il continuo avanzamento della miniaturizzazione nel settore manifatturiero, una tendenza che è rimasta stabile per decenni e si sta avvicinando alla scala atomica. Ciò che è necessario è la fabbricazione su nanoscala 3D, una capacità prefigurata dall’uso di microscopi a scansione a effetto tunnel per manipolare singoli atomi su una superficie.
Il respirocita è costituito da tre principali componenti di progettazione: rotori per assorbire l’ossigeno dai polmoni e rilasciarlo nel flusso sanguigno; rotori per raccogliere l’anidride carbonica dal flusso sanguigno e rilasciarla nei polmoni; e rotori per assorbire il glucosio dal flusso sanguigno per generare energia in un processo simile alla respirazione cellulare. Studi preliminari hanno scoperto che superfici diamantate estremamente lisce sarebbero praticamente invisibili ai globuli bianchi, rendendo i dispositivi biocompatibili.
I respirociti sono stati progettati e analizzati in dettaglio da Robert Freitas, ricercatore di nanotecnologie presso l’Institute for Molecular Manufacturing. Il documento che descrive il concetto è intitolato “Un globulo rosso artificiale meccanico:
Progettazione esplorativa nella nanotecnologia medica.” Le applicazioni nanomediche come quelle previste da Freitas potrebbero diventare comuni nel futuro a medio e lungo termine di molti di coloro che vivono oggi.