Naukowcy z Boston Childrens Hospital opracowali urządzenie, które może wstrzykiwać tlen bezpośrednio do krwiobiegu przez kroplówkę.
Eksperymentalne urządzenie może podawać tlen przez kroplówkę
Donavyn Coffey
22 marca 2022 r. -- Ludzki organizm potrzebuje dużo tlenu: około filiżanki na minutę, aby utrzymać się przy życiu.
Jeśli z powodu urazu lub choroby, takiej jak COVID-19, nie otrzymujemy potrzebnej ilości tlenu, nasze ciało szybko zaczyna cierpieć z powodu jego niedoboru. Już po kilku minutach nienormalnie niski poziom tlenu we krwi może spowodować uszkodzenie mózgu i innych narządów, a nawet śmierć.
Lekarze dysponują urządzeniami, takimi jak respiratory, które mogą pomóc osobom mającym trudności z oddychaniem w uzyskaniu odpowiedniej ilości tlenu, ale mają one pewne wady i są obarczone ryzykiem.
Obecnie naukowcy z Boston Childrens Hospital opracowali urządzenie, które może wstrzykiwać tlen bezpośrednio do krwiobiegu przez kroplówkę. Nie testowali go jeszcze u ludzi, ale w nowym badaniu opisano testy na szczurach. Jak twierdzą badacze, jeśli uda im się w końcu zastosować tę metodę u ludzi, będzie ona mogła zapobiec poważnej utracie tlenu i urazom płuc spowodowanym przez respiratory.
Chociaż technologia ta jest daleka od testowania u ludzi, testy na szczurach stanowią dobry dowód słuszności koncepcji - mówi dr John Kheir, lekarz z oddziału intensywnej terapii kardiologicznej w Szpitalu Dziecięcym w Bostonie, który kieruje pracami nad nowym urządzeniem.
Obecnie pacjenci, którzy potrzebują pomocy w oddychaniu, otrzymują tlen przez kaniulę nosową, respirator lub, w najcięższych przypadkach, przez ECMO - maszynę, która pobiera krew od pacjenta, aby wypompować z niej dwutlenek węgla i wprowadzić tlen, a następnie ponownie wprowadzić ją do organizmu.
Chociaż wszystkie te metody ratują życie, respiratory mogą uszkodzić płuca, jeśli są używane przez dłuższy czas, a ECMO wiąże się z wysokim ryzykiem infekcji. Gdyby lekarze mogli wprowadzać tlen bezpośrednio do krwi pacjenta przez kroplówkę, mogłoby to potencjalnie zmniejszyć zapotrzebowanie na inne sposoby podawania tlenu lub uczynić je bezpieczniejszymi.
Kheir i jego zespół mają nadzieję, że w przyszłości technologia ta może być sposobem na podawanie pacjentom wystarczającej ilości tlenu, aby mogli funkcjonować. Dzięki temu pacjenci będą mieli więcej czasu i będą bardziej stabilni, co pozwoli im przejść na ECMO, które może trwać od 15 minut w najlepszych szpitalach do ponad godziny w innych.
Jak to działa: Emulsja tlenowa
Aby przygotować tlen do wstrzyknięcia do krwiobiegu, badacze umieszczają go w urządzeniu wraz z płynem zawierającym fosfolipidy, czyli rodzaj tłuszczu znajdującego się w błonach komórkowych.
Gaz i płyn przechodzą przez dysze o coraz mniejszej średnicy, tworząc maleńkie nano-pęcherzyki tlenu z powłoką fosfolipidową - wszystkie mniejsze od pojedynczej czerwonej krwinki. Nowa emulsja, płyn pełen maleńkich pęcherzyków, jest następnie wstrzykiwana do krwiobiegu.
Opakowanie fosfolipidowe i niewielki rozmiar pęcherzyków mają kluczowe znaczenie dla bezpiecznego podawania tlenu.
Nie można po prostu wstrzyknąć tlenu bezpośrednio do krwiobiegu, ponieważ wytworzy się pęcherzyk powietrza, który może zablokować naczynie krwionośne, tak jak to się dzieje, gdy nurkowie dostają zakrętów po zbyt szybkim powrocie na powierzchnię po nurkowaniu - mówi dr Peyman Benharash, kardiochirurg i dyrektor programu ECMO dla dorosłych w UCLA.
Dzięki nowej metodzie nanotechnologicznej kulki tlenu są zatrzymywane w tłuszczu i powoli uwalniane, co zapobiega zgięciom" - mówi.
Sposób, w jaki działa nowa technologia, jest bardzo prosty, więc może być skalowalna - mówi Benharash.
Jego zdaniem mniej niż 5% szpitali posiada maszyny do ECMO. Coś łatwiejszego w użyciu, jak ta technologia, mogłoby potencjalnie zaoferować ratujący życie tlen większej liczbie ludzi w bardziej odległych miejscach.
Benharash twierdzi, że terapia jest interesująca, ale nie jest jeszcze gotowa na premierę lub zastosowanie u pacjentów. Następnie chciałby sprawdzić, jak urządzenie działa na większych zwierzętach przez dłuższy czas.
Jak mówi Kheir, naukowcy będą nadal pracować nad swoim urządzeniem, aby dostarczało ono co najmniej 10 razy więcej tlenu i aby było bardziej niezawodne.
