Un respirocyte est une conception technique d’une machine qui ne peut pas être construite avec la technologie actuelle : un globule rouge artificiel d’un micron de diamètre. Si les progrès de la nanotechnologie se poursuivent aussi rapidement qu’ils l’ont été au cours de la première décennie du 21e siècle, nous pourrions voir des respirocytes utilisés en médecine ou même à des fins récréatives d’ici 2020 ou 2030.
La chose la plus intéressante à propos d’un respirocyte est sa pression interne : environ 1000 atmosphères. Le respirocyte serait sphérique, la forme optimale pour les récipients à haute pression, et fabriqué à partir de diamant ou de saphir pur, des matériaux d’ingénierie idéaux pour les nanosystèmes durables. La haute pression est permise par la résistance de ces matériaux.
À 1000 atmosphères de pression, les respirocytes pourraient contenir 200 fois plus d’oxygène et de dioxyde de carbone que nos globules rouges naturels. Cela pourrait permettre à une personne de retenir son souffle au fond d’une piscine pendant quatre heures, ou de laisser quelqu’un courir à toute vitesse pendant au moins 15 minutes sans s’arrêter pour respirer. De tels exploits sont impossibles aujourd’hui.
Alimenté par le glucose dans le sang, un respirocyte a une conception remarquablement simple. Tout ce qui est nécessaire pour sa réalisation éventuelle est l’avancement continu de la miniaturisation dans la fabrication, une tendance qui s’est maintenue pendant des décennies et qui se rapproche à l’échelle atomique. Ce qui est nécessaire, c’est la fabrication à l’échelle nanométrique en 3D, une capacité annoncée par l’utilisation de microscopes à effet tunnel pour manipuler des atomes individuels sur une surface.
Le respirocyte se compose de trois composants principaux : des rotors pour aspirer l’oxygène des poumons et le libérer dans la circulation sanguine ; rotors pour recueillir le dioxyde de carbone de la circulation sanguine et le libérer dans les poumons; et des rotors pour absorber le glucose de la circulation sanguine pour générer de l’énergie dans un processus similaire à la respiration cellulaire. Des études préliminaires ont montré que les surfaces diamantoïdes extrêmement lisses seraient pratiquement invisibles pour les globules blancs, rendant les dispositifs biocompatibles.
Les respirocytes ont été conçus et analysés en détail par Robert Freitas, chercheur en nanotechnologie à l’Institute for Molecular Manufacturing. L’article décrivant le concept s’intitule Une cellule rouge artificielle mécanique :
Conception exploratoire en nanotechnologie médicale. Les applications nanomédicales telles que celles envisagées par Freitas pourraient devenir monnaie courante dans l’avenir à moyen et long terme de bon nombre de ceux qui sont vivants aujourd’hui.