Mikrohiukkaset koostuvat yhdestä kerroksesta lipidejä (rasvamolekyylejä), jotka ympäröivät pientä happikaasun taskua, ja ne toimitetaan nestemäisessä liuoksessa. Science Translational Medicine -lehden kesäkuun 27. päivän numeron kansiartikkelissa lääketieteen tohtori John Kheir Bostonin lastensairaalan kardiologian laitokselta ja hänen kollegansa raportoivat, että näiden mikrohiukkasten infuusio eläimiin, joiden veren happipitoisuus oli alhainen, palautti veren happisaturaation lähelle normaalia tasoa muutamassa sekunnissa.
Kun henkitorvi oli täysin tukossa – mikä on vaarallisempi ”todellisessa maailmassa” tapahtuva skenaario – infuusio piti eläimet hengissä 15 minuuttia ilman ainoatakaan hengityskatkosta, ja se vähensi sydänpysähdyksen ja elinten vammojen esiintyvyyttä.
Mikrohiukkasliuokset ovat kannettavia, ja ne voisivat vakauttaa potilaita hätätilanteissa ja ostaa aikaa ensihoitajille, ensiapuklinikoille tai tehohoidon lääkäreille, jotta he voisivat turvallisemmin asettaa hengitysputken tai suorittaa muita hengenpelastavia hoitoja, Kheir sanoo.
”Tämä on lyhytaikainen hapen korvike – tapa ruiskuttaa turvallisesti happikaasua potilaiden tukemiseksi kriittisten muutamien minuuttien aikana”, hän sanoo. ”Lopulta tätä voitaisiin säilyttää ruiskuissa jokaisessa koodikärryssä sairaalassa, ambulanssissa tai kuljetushelikopterissa, jotta se auttaisi vakauttamaan potilaita, joilla on hengitysvaikeuksia.”
Mikrohiukkasia annosteltaisiin todennäköisesti vain lyhyeksi ajaksi, 15-30 minuutiksi, koska ne kulkevat nesteessä, joka ylikuormittaisi verta, jos niitä käytettäisiin pidempään, Kheir sanoo.
Kheir huomauttaa myös, että hiukkaset eroavat veren korvikkeista, jotka kuljettavat happea, mutta eivät ole käyttökelpoisia silloin, kun keuhkot eivät pysty hapettamaan niitä. Sen sijaan mikrohiukkaset on suunniteltu tilanteisiin, joissa keuhkot ovat täysin toimintakyvyttömiä.
Kheir alkoi tutkia ajatusta ruiskutettavasta hapesta vuonna 2006 hoidettuaan pientä tyttöä, joka sai vakavan aivovamman, joka johtui vakavasta keuhkokuumeesta, joka aiheutti verenvuotoa keuhkoihin ja erittäin alhaisen happipitoisuuden. Tiimin parhaista yrityksistä huolimatta tyttö kuoli ennen kuin hänet voitiin laittaa sydän-keuhkokoneeseen. Tästä turhautuneena Kheir perusti ryhmän etsimään toista tapaa toimittaa happea.
”Jotkut vakuuttavimmista kokeista olivat varhaisia”, hän sanoo. ”Otimme toistemme verta, sekoitimme sen koeputkeen mikrohiukkasten kanssa ja katsoimme, kuinka sininen veri muuttui välittömästi punaiseksi silmiemme edessä.”
Vuosien varrella Kheir ja hänen tiiminsä ovat testanneet mikrohiukkasten eri pitoisuuksia ja kokoja optimoidakseen niiden tehokkuuden ja tehdäkseen niistä turvallisia injektoitavia. ”Työ oli todella monitieteistä”, Kheir sanoo. ”Tarvittiin kemian insinöörejä, hiukkastutkijoita ja lääkäreitä, jotta saimme sekoituksen juuri oikeanlaiseksi.”
Kirjoituksessa raportoiduissa tutkimuksissa he käyttivät sonikaattoriksi kutsuttua laitetta, joka sekoittaa hapen ja lipidit keskenään voimakkaiden ääniaaltojen avulla. Prosessi vangitsee happikaasun keskimäärin 2-4 mikrometrin kokoisten hiukkasten sisään (joita ei näy ilman mikroskooppia). Tuloksena syntynyt liuos, jossa happikaasun osuus tilavuudesta oli 70 prosenttia, sekoittui tehokkaasti ihmisveren kanssa.
”Yksi projektin onnistumisen avaimista oli kyky antaa väkevä määrä happikaasua pienessä nestemäärässä”, Kheir sanoo. ”Suspensiossa on kolme-neljä kertaa enemmän happea kuin omissa punasoluissamme.”
Happikaasun antamista suonensisäisesti kokeiltiin 1900-luvun alkupuolella, mutta nämä yritykset eivät onnistuneet hapettamaan verta ja aiheuttivat usein vaarallisia kaasuembolioita.
”Olemme kiertäneet tämän ongelman pakkaamalla kaasun pieniin, muodonmuutoskelpoisiin hiukkasiin”
”Olemme kiertäneet tämän ongelman pakkaamalla kaasun pieniin, muodonmuutoskelpoisiin hiukkasiin”,
Kheir kertoo. ”Ne lisäävät dramaattisesti kaasunvaihdon pinta-alaa ja pystyvät puristumaan kapillaarien läpi, joihin vapaa kaasu juuttuisi.”
Tutkimus rahoitettiin kolmella Bostonin lastensairaalan Bostonin teknologiakehitysrahaston myöntämällä palkinnolla ja Kheirille myönnetyllä Yhdysvaltain puolustusministeriön perustutkimuspalkinnolla.
Vastaa