Tavanomaiset hengityssuojaimet eivät pysty poistamaan kroonista keuhkosairautta sairastavien vereen kertyvää hiilidioksidia, mikä on usein tappava ongelma. Tämä voisi muuttua uraauurtavan biolääketieteellisen startup-yrityksen uuden laitteen myötä, joka toimii kuin munuaisdialyysilaite ja poistaa ylimääräisen hiilidioksidin verestä.

”Tietyissä sairaustiloissa, kuten kroonisessa obstruktiivisessa keuhkosairaudessa (COPD) tai kystisessä fibroosissa, hiilidioksidin akuutti pidättyminen on se, mikä todella aiheuttaa huonon lopputuloksen”, sanoo tohtori Jeremy Kimmel, joka on ALung Technologies -yhtiön uudesta teknologiasta vastaava varajohtaja.

Keuhkojen päätehtävä on kaasujen vaihtaminen, hapen tuottaminen ja hiilidioksidin poistaminen verestä. Kun veressä on korkeita hiilidioksidipitoisuuksia, se voi johtaa hengitysvajaukseen. Oireita ovat hengenahdistus ja kognitiiviset ongelmat.

Sinulle: 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. Lisäksi vaikka mekaanista ventilaatiota pidetään vakiohoitona vakavassa hengitysvajauksessa, siihen liittyy merkittäviä riskejä, kuten infektioita, keuhko- tai äänihuulivaurioita ja muita vakavia komplikaatioita.

”On suuri tarve löytää keino, jolla hiilidioksidi voidaan turvallisesti poistaa verestä ja kääntää akuutti hengitysvajaus takaisin hengitysvajausta pidemmälle kuin ventilaation avulla”, Kimmel sanoi. Tähän tarpeeseen vastaamiseksi ALung kehitti Hemolung RAS -laitteen, joka on integroitu veripumppu ja kaasunvaihdin, joka voi tarjota hengityselimille dialyysin vastineen.

”Se on laite, joka ottaa veren pois kehosta, puhdistaa CO2:n ja laittaa veren takaisin kehoon”, hän sanoi. ”Se toimii samalla tavalla kuin munuaisdialyysi, paitsi että munuaisten sijasta teemme sen keuhkoille.”

Laite koostuu kolmesta erillisestä osasta – minimaalisesti invasiivisesta taipuisasta katetrista, joka pääsee vereen kaula- tai reisivaltimon kautta, erityisesti suunnitellusta patruunasta, joka toimii sekä veripumppuna että kaasunvaihtimena, ja ohjausmoduulista, joka mittaa hiilidioksidin poiston ja veren virtausnopeuden reaaliaikaisesti. Patruunan ainutlaatuinen rakenne edistää parempaa kaasunvaihtotehokkuutta ja vähentää hyytymisriskiä siirtämällä verta nopeasti, Kimmel sanoi.

”Laitteen nestedynamiikka on hyvin monimutkaista”, hän sanoi. ”Veri on elävä neste, jossa on soluja ja verihiutaleita, jotka kaikki tekevät erilaisia asioita ja reagoivat eri tavoin mekaanisiin ärsykkeisiin. Meidän oli käytettävä paljon laskennallisia nestedynamiikkasimulaatioita tarkastellaksemme, miten veri virtaa, alueita, joilla on suuria leikkausjännityksiä, alueita, joilla veri pysähtyy, jotta voisimme ymmärtää laitteen toiminnan perusmekanismit ja miten voimme rakentaa parempia prototyyppejä.”

ALung käytti viime vuodet laitteen käyttöönottoon Euroopassa keskittyen sen tehokkuuden osoittamiseen johtaville asiantuntijoille, jotka auttoivat heitä muuttamaan tapaa, jolla keuhkosairaalalääkärit ajattelevat hengitysvajauksen hoitoa.

”Kyseessä ei ole vain uusi teknologia, vaan myös uusi terapia, ja sen hyväksyminen on haasteellista”, Kimmel sanoi. ”Koko käsite hiilidioksidin poistamisesta verestä ei ole vakiintunut hoitostandardi. Nykyisessä näyttöön perustuvan lääketieteen ympäristössä meidän on todistettava lääkäreille, että laitteemme toimii paremmin ja on turvallisempi kuin se, mihin he ovat tottuneet”. Siksi olemme siirtäneet suuren osan työstämme kliinisen tieteen puolelle pikemminkin kuin kaupallistamisen puolelle.”

Viime vuonna ALung sai tutkimuslaitteelle poikkeusluvan elintarvike- ja lääkevirastolta (Food and Drug Administration), ja se rekisteröi parhaillaan potilaita kliiniseen tutkimukseen eri puolilla Yhdysvaltoja. Kimmel on toiveikas, että he voivat osoittaa keuhkolääkäreille tämän uuden hoidon arvon ja laitteen, jolla se voidaan toteuttaa.

”Yritämme muuttaa tapaa, jolla hengitysvajauspotilaita hoidetaan. Mekaaninen hengityskone on ollut vuosikymmenien ajan tärkein tukipilari. Ja vaikka hengityskone pelastaa ihmishenkiä ja on välttämätön osa tehohoitolääketiedettä, siinä on monia ongelmia, jotka voivat pahentaa potilaiden tilaa”, hän sanoi. ”Jos onnistumme, tämä voi avata kokonaan uuden lääketieteen alueen, jolla voidaan auttaa heikentyviä keuhkoja ilman tarvittavaa mekaanista tukea.”

Kayt Sukel on riippumaton kirjoittaja, joka keskittyy teknologiaan.

Lue lisää:

MRI, joka ei pelota lapsia ja voisi auttaa aikuisia

Uusi vasta-ainetoimitus taistelee HIV:tä vastaan