1

Mikročástice se skládají z jedné vrstvy lipidů (tukových molekul), které obklopují malou kapsu s plynným kyslíkem, a jsou dodávány v tekutém roztoku. V titulním článku ve vydání Science Translational Medicine z 27. června doktor John Kheir z kardiologického oddělení Bostonské dětské nemocnice a jeho kolegové uvádějí, že infuze těchto mikročástic zvířatům s nízkou hladinou kyslíku v krvi obnovila během několika sekund saturaci krve kyslíkem na téměř normální úroveň.

Pokud byla průdušnice zcela zablokována – což je nebezpečnější scénář „reálného světa“ – infuze udržela zvířata naživu po dobu 15 minut bez jediného nádechu a snížila výskyt srdeční zástavy a poškození orgánů.

Roztoky mikročástic jsou přenosné a mohly by stabilizovat pacienty v nouzových situacích a získat tak čas pro záchranáře, lékaře urgentního příjmu nebo lékaře intenzivní péče, aby mohli bezpečněji zavést dýchací trubici nebo provést jinou život zachraňující terapii, říká Kheir.

„Jedná se o krátkodobou náhradu kyslíku – způsob, jak bezpečně vstřikovat plynný kyslík na podporu pacientů během několika kritických minut,“ říká. „Nakonec by to mohlo být uloženo ve stříkačkách na každém kódovacím vozíku v nemocnici, sanitce nebo transportním vrtulníku, aby to pomohlo stabilizovat pacienty, kteří mají potíže s dýcháním.“

Mikročástice by se pravděpodobně podávaly jen krátkodobě, 15 až 30 minut, protože jsou neseny v tekutině, která by při delším použití přetížila krev, říká Kheir.

Kheir také poznamenává, že částice se liší od krevních náhrad, které přenášejí kyslík, ale nejsou užitečné, pokud je plíce nejsou schopny okysličit. Mikročástice jsou naopak určeny pro situace, kdy jsou plíce zcela neschopné.

Kheir se začal myšlenkou injekčního kyslíku zabývat v roce 2006 poté, co se staral o malou holčičku, která utrpěla těžké poranění mozku v důsledku těžkého zápalu plic, který způsobil krvácení do plic a velmi nízkou hladinu kyslíku. Přes veškerou snahu týmu zemřela dříve, než ji mohli napojit na přístroj pro umělé dýchání. Kheir z toho byl frustrovaný a vytvořil tým, který hledal jiný způsob, jak dodávat kyslík.

„Jedny z nejpřesvědčivějších experimentů byly ty rané,“ říká. „Vzali jsme si navzájem krev, smíchali ji ve zkumavce s mikročásticemi a sledovali, jak se modrá krev okamžitě mění na červenou, přímo před našima očima.“

V průběhu let Kheir a jeho tým testovali různé koncentrace a velikosti mikročástic, aby optimalizovali jejich účinnost a aby byly bezpečné pro injekce. „Toto úsilí bylo skutečně multidisciplinární,“ říká Kheir. „Bylo zapotřebí chemických inženýrů, vědců zabývajících se částicemi a lékařů, aby se podařilo vytvořit tu správnou směs.“

Ve studiích popsaných v článku použili zařízení zvané sonikátor, které využívá zvukové vlny o vysoké intenzitě ke smíchání kyslíku a lipidů dohromady. Tento proces zachycuje plynný kyslík uvnitř částic o průměrné velikosti 2 až 4 mikrometry (bez mikroskopu nejsou vidět). Výsledný roztok, v němž plynný kyslík tvořil 70 procent objemu, se účinně mísil s lidskou krví.

„Jedním z klíčů k úspěchu projektu byla schopnost podávat koncentrované množství plynného kyslíku v malém množství tekutiny,“ říká Kheir. „Suspenze nese třikrát až čtyřikrát více kyslíku než naše vlastní červené krvinky.“

Intravenózní podávání plynného kyslíku se zkoušelo již na počátku 20. století, ale tyto pokusy nedokázaly okysličit krev a často způsobovaly nebezpečné plynové embolie.

„Tento problém jsme inženýrsky obešli tím, že jsme plyn zabalili do malých deformovatelných částic,“ vysvětluje Kheir. „Ty dramaticky zvětšují plochu pro výměnu plynů a jsou schopné protlačit se kapilárami, kde by volný plyn uvízl.“

Studie byla financována třemi cenami z Fondu technologického rozvoje bostonské dětské nemocnice a cenou Ministerstva obrany USA za základní výzkum pro Kheira.