Conventionele beademingsapparatuur kan de kooldioxide die zich ophoopt in het bloed van mensen met chronische longaandoeningen niet verwijderen, een probleem dat vaak dodelijk blijkt te zijn. Dat zou kunnen veranderen met een nieuw apparaat van een baanbrekend biomedisch start-up dat werkt als een nierdialyse-machine om overtollige CO2 uit het bloed te verwijderen.

“Bij bepaalde ziektetoestanden, zoals chronisch obstructieve longziekte (COPD) of taaislijmziekte (cystic fibrosis), is de acute retentie van CO2 wat echt de slechte resultaten veroorzaakt,” zei Jeremy Kimmel, PhD, vice-president van nieuwe technologie bij ALung Technologies.

De belangrijkste functie van de longen is gasuitwisseling, om zuurstof te leveren en kooldioxide uit het bloed te verwijderen. Wanneer hoge kooldioxideniveaus in het bloed worden verhoogd, kan dit leiden tot ademhalingsfalen. Symptomen zijn kortademigheid en cognitieve problemen.

Voor u: Artificial Lungs Could Offer Real Hope to Future Transplant Patients

While clinicians can easily re-oxygenate the blood using an oxygen mask, nasal oxygen, or mechanical ventilation, that extra oxygen will not remove the excess carbon dioxide. Bovendien, terwijl mechanische ventilatie wordt beschouwd als de standaard van zorg voor ernstig ademhalingsfalen, brengt het aanzienlijke risico’s met zich mee, waaronder infecties, long- of stembandschade, en andere ernstige complicaties.

“Er is een grote behoefte aan een manier om CO2 veilig uit het bloed te verwijderen en acuut ademhalingsfalen om te keren buiten de beademing,” zei Kimmel. Om aan die behoefte te voldoen, ontwikkelde ALung de Hemolung RAS, een geïntegreerde bloedpomp en gaswisselaar die het equivalent van dialyse voor het ademhalingssysteem kan bieden.

“Het is een apparaat dat het bloed uit je lichaam haalt, de CO2 schrobt, en het bloed terug in je lichaam stopt,” zei hij. “Het werkt vergelijkbaar met nierdialyse, behalve in plaats van het voor de nieren te doen, doen we het voor de longen.”

Het apparaat bestaat uit drie discrete componenten-een minimaal invasieve flexibele katheter die toegang geeft tot het bloed via de halsslagader of de liesslagader, een speciaal ontworpen cartridge die fungeert als zowel een bloedpomp als een gaswisselaar, en een controlemodule die real-time metingen van de CO2-verwijdering en de bloedstroom biedt. Het unieke ontwerp van de cartridge bevordert een verbeterde efficiëntie van de gasuitwisseling en vermindert het risico op stolling door het bloed snel te verplaatsen, zei Kimmel.

“De vloeistofdynamica van het apparaat is zeer complex,” zei hij. “Bloed is een levende vloeistof met cellen en bloedplaatjes die allemaal verschillende dingen doen en verschillend reageren op mechanische stimuli. We moesten veel computationele vloeistofdynamische simulaties gebruiken om te kijken hoe het bloed stroomt, gebieden met hoge afschuifspanningen, gebieden met stagnatie, zodat we de basismechanismen konden begrijpen van hoe het apparaat werkt en hoe we betere prototypen kunnen bouwen.”

ALung bracht de laatste paar jaar door met het in de praktijk brengen van het apparaat in Europa, waarbij het zich concentreerde op het aantonen van de werkzaamheid ervan aan thought leaders die hen hielpen de manier te veranderen waarop longartsen denken over de behandeling van respiratoir falen.

“Dit is niet alleen een nieuwe technologie, het is een nieuwe therapie, en dat is een uitdaging voor acceptatie,” zei Kimmel. “Het hele concept van het verwijderen van kooldioxide uit het bloed is niet de gevestigde standaard van zorg. In de huidige omgeving van evidence-based medicine moeten we artsen bewijzen dat ons apparaat beter werkt en veiliger is dan wat zij gewend zijn te doen. En dat is de reden waarom we veel van ons werk hebben verschoven naar de klinische wetenschap in plaats van de commercialisering kant.”

Vorig jaar kreeg ALung een investigational device exemption van de Food and Drug Administration en is momenteel patiënten aan het werven voor een klinische studie op locaties in de Verenigde Staten. Kimmel is optimistisch dat ze longartsen de waarde van deze nieuwe therapie en het apparaat dat het kan implementeren, kunnen laten zien.

“We proberen de manier te veranderen waarop patiënten met respiratoir falen worden behandeld. Decennialang is de mechanische ventilator de steunpilaar geweest. En hoewel de ventilator mensenlevens redt en een noodzakelijk onderdeel is van de intensive care geneeskunde, heeft het veel problemen die patiënten kunnen verergeren,” zei hij. “Als we succesvol zijn, kan dit een heel nieuw gebied van de geneeskunde openen dat falende longen kan helpen zonder de nodige mechanische ondersteuning.”

Kayt Sukel is een onafhankelijke schrijver die zich richt op technologie.

Lees meer: Stamcellen genezen beschadigde spieren, doen wat chirurgie niet kan

Een MRI die kinderen niet laat schrikken en volwassenen kan helpen

Nieuwe levering van antilichamen bestrijdt HIV