Kredit:University of Melbourne
En av paradoxerna i det medicinska underverket som kallas generell anestesi är att det hjälper oss att bli friska, dessa bedövningsgaser värmer också vår planet. Nu, ett botemedel kan finnas till hands i form av ett oskadligt vitt pulver som utvecklats av University of Melbourne forskare.
Varje år sker mer än 300 miljoner större operationer på sjukhus runt om i världen. Var och en har potential att kraftigt förbättra eller till och med rädda ett liv, men många förlitar sig på gaser som, samt att göra patienterna medvetslösa, bidra till den globala uppvärmningen. Några av dessa gaser är tusentals gånger starkare än vår mest kända växthusgas, koldioxid.
När du anser att det är hektiskt, medelstora sjukhus har beräknats producera växthusgaser motsvarande upp till 1200 bilar, "potentialen för global uppvärmning är stor, "säger universitetslektor Brendan Abrahams vid University of Melbourne.
Och det är inte bara miljön som är i fara. Under kirurgisk anestesi, några av dessa gaser läcker in på operationssalar och veterinärkliniker där, över tid, de kan utgöra hälsorisker (yrkesmässig exponering för bedövningsgaser har kopplats till inflammatoriska reaktioner hos teaterpersonal).
Men de allra flesta av dessa gaser drivs ut från patienternas lungor och spolas ut i atmosfären där de verkar för att fånga värme.
Tänk då att dessa gaser på något sätt kunde fångas upp, lagras och kanske till och med återvinns? Förutom att hjälpa till att hantera den globala uppvärmningen och arbetarnas hälsa, kan detta göra det möjligt att dramatiskt minska kirurgiska kostnader?
University of Melbourne forskare har fångat och lagrat två inhalationsanestetika, isofluran och sevofluran. Upphovsman:Shutterstock
Tänka, för, en teknik som inte bara kunde fånga upp potentiellt skadliga gaser, men det kan till och med användas för att skörda ur patienternas lungor en av de renaste, sällsynta och säkraste bedövningsgaser som medicinen känner till? En gas som inte har någon känd inverkan på vare sig miljön eller kirurgisk personal.
Detta är en av de serendipitösa vetenskapshistorier som inte började med ett problem som letade efter ett svar, men med ett svar som bara väntar på att rätt problem ska komma.
Grunden lades i slutet av 1980-talet när kemikern professor Richard Robson vid University of Melbourne pionjärer i en ny teknik som gjorde det möjligt för forskare att designa och generera material som kallas koordinationspolymerer, som innehåller hål som är tillräckligt stora för att rymma små molekyler. Inspirationen för denna forskning kom från konstruktionen av molekylära modeller som professor Robson utformade för användning i kemiföreläsningar under 1970 -talet.
Med blotta ögat, det ser lite ut som vitt kristallint pulver eller kanske fin sand. Men zooma in och det du ser är något som mer liknar ett IKEA -förvaringsskåp - ett slags molekylär byggnadsställning.
Dessa porösa strukturer har sedan använts för användning inklusive lagring av gasformiga bränslen (t.ex. metan), och renande kemiska föreningar. Många har också visat ovanliga och möjligen användbara magnetiska och elektroniska egenskaper.
Snabbspola 20 år eller så till University House, och våren 2012. Dr Abrahams dricker kaffe med en kollega. De chattar om koordinationspolymerer som Robson-Abrahams-teamet redan har skapat för att se om de kan användas för att separera och lagra CO2-molekyler (det visar sig att de kan, men inte till kommersiellt lönsamma priser).
Koordinationspolymerens "molekylära byggnadsställning" -struktur, som kan rymma anestetiska molekyler inom de fyrkantiga kanalerna. Kredit:University of Melbourne
Sedan dr Abrahams kollega, Dr Paul Donnelly, har en annan idé. En del av hans egen forskning innebär bedövning av möss; nu undrar han högt om tekniken kan användas på nytt.
"Har du någonsin tänkt på att använda dessa för att fånga upp bedövningsgaser?"
Teamet har sedan dess utvecklat en ny familj av "avstämbara" polymerer som kan skräddarsys för att passa individuella anestesigaser. Stora hål för stora molekyler, fina hål för mindre.
De har lyckats fånga och lagra två vanliga inhalationsanestetika, isofluran och sevofluran. De planerar nu att rikta uppmärksamheten mot en annan populär ånga, desfluran. Forskarna har redan fastställt att när gaserna fångats upp, koordinationspolymererna kan värmas upp något tills de släpper ut ångan i en apparat där den sedan kyls ner och kondenserar tillbaka till flytande form.
Helst, säger Dr Abrahams, nästa steg är att se om gaserna kan återvinnas (molekylerna är bara molekyler, så det spelar ingen roll hur många lunguppsättningar de passerar), minska avfall och kostnader.
Sedan finns det xenon. Betraktas av vissa som den perfekta bedövningen, denna inerta gas är icke-explosiv, icke brandfarligt, relativt giftfri-och skadar inte miljön. Problemet är att det är sällsynt - 87 delar per miljard. Och dyrt. Robson-Abrahams-teamet har lyckats fånga xenon med sina koordineringspolymerer, och hoppas att detta så småningom kan öka gasens användning i operationssalar.
Doktoranden David Dharma prövar koordinationspolymererna i en operationssal på Melbournes Western General Hospital. Kredit:University of Melbourne
"Om du kunde fånga all xenon tillbaka från patienten, då kan det bli ekonomiskt livskraftigt, säger Dr Abrahams.
Gruppen har nyligen lämnat in patent och Dr Abrahams söker nu finansiering för att utveckla tekniken i kommersiell skala och utforska möjligheterna för återvinning av de fångade anestesigaserna.
"Vi hoppas att denna grundläggande kemiska forskning kan översättas till en kommersiellt livskraftig och miljövänlig produkt."
Kate Cole-Adams är journalist i Melbourne och författare till den nyligen publicerade Anestesi:Oblivionens gåva och medvetandets mysterium .