Konventionelle Beatmungsgeräte können das Kohlendioxid, das sich im Blut von Menschen mit chronischen Lungenkrankheiten ansammelt, nicht entfernen – ein Problem, das oft tödlich ist. Das könnte sich mit einem neuen Gerät eines bahnbrechenden biomedizinischen Start-ups ändern, das wie eine Nierendialyse-Maschine funktioniert, um überschüssiges CO2 aus dem Blut zu entfernen.

„Bei bestimmten Krankheitszuständen wie der chronisch obstruktiven Lungenerkrankung (COPD) oder der Mukoviszidose ist die akute Speicherung von CO2 die eigentliche Ursache für die schlechten Ergebnisse“, so Jeremy Kimmel, PhD, Vizepräsident für neue Technologien bei ALung Technologies.

Die Hauptfunktion der Lunge ist der Gasaustausch, d. h. die Bereitstellung von Sauerstoff und die Entfernung von Kohlendioxid aus dem Blut. Wenn der Kohlendioxidgehalt im Blut zu hoch ist, kann dies zu einem Atemstillstand führen. Zu den Symptomen gehören Kurzatmigkeit und kognitive Probleme.

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Ärzte können zwar das Blut mit Hilfe einer Sauerstoffmaske, nasalem Sauerstoff oder mechanischer Beatmung leicht wieder mit Sauerstoff anreichern, aber dieser zusätzliche Sauerstoff entfernt das überschüssige Kohlendioxid nicht. Außerdem gilt die mechanische Beatmung zwar als Standardbehandlung bei schwerem Atemversagen, birgt aber erhebliche Risiken wie Infektionen, Lungen- oder Stimmbandschäden und andere schwerwiegende Komplikationen.

„Es besteht ein erheblicher Bedarf, einen Weg zu finden, um CO2 sicher aus dem Blut zu entfernen und akutes Atemversagen über die Beatmung hinaus rückgängig zu machen“, so Kimmel. Um diesen Bedarf zu decken, hat ALung das Hemolung RAS entwickelt, eine integrierte Blutpumpe und einen Gasaustauscher, die das Äquivalent einer Dialyse für das Atmungssystem darstellen können.

„Es ist ein Gerät, das das Blut aus dem Körper entnimmt, das CO2 reinigt und das Blut wieder in den Körper zurückführt“, sagte er. „

Das Gerät besteht aus drei einzelnen Komponenten: einem minimalinvasiven flexiblen Katheter, der über die Hals- oder Oberschenkelarterie in den Körper eingeführt wird, einer speziell entwickelten Kartusche, die sowohl als Blutpumpe als auch als Gasaustauscher fungiert, und einem Steuermodul, das die CO2-Entfernung und die Blutflussrate in Echtzeit misst. Das einzigartige Design der Kartusche fördert eine verbesserte Effizienz des Gasaustauschs und verringert das Risiko der Blutgerinnung, indem es das Blut schnell bewegt, so Kimmel.

„Die Flüssigkeitsdynamik des Geräts ist sehr komplex“, sagte er. „Blut ist eine lebende Flüssigkeit mit Zellen und Blutplättchen, die alle unterschiedliche Dinge tun und unterschiedlich auf mechanische Reize reagieren. Wir mussten viele Strömungssimulationen durchführen, um zu sehen, wie das Blut fließt, in welchen Bereichen hohe Scherspannungen auftreten und in welchen Bereichen es stagniert, damit wir die grundlegenden Mechanismen verstehen, wie das Gerät funktioniert und wie wir bessere Prototypen bauen können.“

ALung hat die letzten Jahre damit verbracht, das Gerät in Europa auf den Markt zu bringen, und sich darauf konzentriert, seine Wirksamkeit bei Vordenkern zu demonstrieren, die ihnen dabei halfen, die Art und Weise zu ändern, wie Lungenärzte über die Behandlung von Ateminsuffizienz denken.

„Dies ist nicht nur eine neue Technologie, sondern eine neue Therapie, und das ist eine Herausforderung für die Akzeptanz“, sagte Kimmel. „Das gesamte Konzept der Entfernung von Kohlendioxid aus dem Blut ist nicht der etablierte Behandlungsstandard. Im gegenwärtigen Umfeld der evidenzbasierten Medizin müssen wir den Ärzten beweisen, dass unser Gerät besser funktioniert und sicherer ist als das, was sie bisher zu tun pflegten. Deshalb haben wir einen Großteil unserer Arbeit auf die klinische Wissenschaft und nicht auf die Vermarktung verlagert.“

Im vergangenen Jahr erhielt ALung von der Food and Drug Administration eine Ausnahmegenehmigung für ein Prüfgerät und nimmt derzeit Patienten für eine klinische Studie an Standorten in den Vereinigten Staaten auf. Kimmel ist optimistisch, dass sie den Lungenfachärzten den Wert dieser neuen Therapie und des Geräts, mit dem sie durchgeführt werden kann, zeigen können.

„Wir versuchen, die Art und Weise zu ändern, wie Patienten mit Atemversagen behandelt werden. Seit Jahrzehnten ist das mechanische Beatmungsgerät die Hauptstütze. Und obwohl das Beatmungsgerät Menschenleben rettet und ein notwendiger Bestandteil der Intensivmedizin ist, hat es viele Probleme, die die Patienten verschlimmern können“, sagte er. „Wenn wir erfolgreich sind, könnte dies einen ganz neuen Bereich der Medizin eröffnen, der versagenden Lungen ohne die notwendige mechanische Unterstützung helfen kann.“

Kayt Sukel ist ein unabhängiger Autor, der sich auf Technologie konzentriert.

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