I respiratori convenzionali non possono rimuovere l’anidride carbonica che si accumula nel sangue delle persone con malattie polmonari croniche, un problema che spesso si rivela mortale. Questo potrebbe cambiare con un nuovo dispositivo da una start-up biomedica pionieristica che funziona come una macchina di dialisi dei reni per rimuovere l’eccesso di CO2 dal sangue.

“Con alcuni stati di malattia come la broncopneumopatia cronica ostruttiva (COPD) o la fibrosi cistica, la ritenzione acuta di CO2 è ciò che realmente causa gli esiti negativi”, ha detto Jeremy Kimmel, PhD, vice presidente della nuova tecnologia di ALung Technologies.

La funzione principale dei polmoni è lo scambio di gas, per fornire ossigeno e rimuovere il biossido di carbonio dal sangue. Quando alti livelli di anidride carbonica sono elevati nel sangue, può portare a insufficienza respiratoria. I sintomi includono mancanza di respiro e problemi cognitivi.

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Mentre i medici possono facilmente riossigenare il sangue usando una maschera di ossigeno, ossigeno nasale o ventilazione meccanica, l’ossigeno extra non rimuoverà l’anidride carbonica in eccesso. Inoltre, mentre la ventilazione meccanica è considerata lo standard di cura per l’insufficienza respiratoria grave, comporta un rischio significativo, tra cui infezioni, danni ai polmoni o alle corde vocali e altre gravi complicazioni.

“C’è un bisogno significativo di trovare un modo per rimuovere in modo sicuro la CO2 dal sangue e invertire l’insufficienza respiratoria acuta oltre la ventilazione”, ha detto Kimmel. Per soddisfare questa necessità, ALung ha sviluppato l’Hemolung RAS, una pompa del sangue integrata e uno scambiatore di gas che può fornire l’equivalente della dialisi per il sistema respiratorio.

“È un dispositivo che prende il sangue dal tuo corpo, pulisce la CO2, e rimette il sangue nel tuo corpo”, ha detto. “Funziona in modo simile alla dialisi renale, tranne che invece di farlo per i reni, lo stiamo facendo per i polmoni.”

Il dispositivo è costituito da tre componenti discreti – un catetere flessibile minimamente invasivo che accede al sangue attraverso l’arteria giugulare o femorale, una cartuccia appositamente progettata che funge sia da pompa del sangue che da scambiatore di gas, e un modulo di controllo che offre la misurazione in tempo reale della rimozione di CO2 e la portata del sangue. Il design unico della cartuccia promuove una migliore efficienza di scambio di gas e riduce il rischio di coagulazione spostando il sangue rapidamente, ha detto Kimmel.

“La dinamica dei fluidi del dispositivo è molto complessa”, ha detto. “Il sangue è un fluido vivente con cellule e piastrine che fanno tutte cose diverse e rispondono in modo diverso agli stimoli meccanici. Abbiamo dovuto usare un sacco di simulazioni fluidodinamiche computazionali per guardare come il sangue sta scorrendo, le aree di alte sollecitazioni di taglio, le aree di stagnazione, in modo da poter capire i meccanismi di base di come il dispositivo sta lavorando e come possiamo costruire prototipi migliori.”

ALung ha trascorso gli ultimi anni mettendo in campo il dispositivo in Europa, concentrandosi sulla dimostrazione della sua efficacia ai leader di pensiero che li hanno aiutati a cambiare il modo in cui i pneumologi pensano di trattare l’insufficienza respiratoria.

“Questa non è solo una nuova tecnologia, è una nuova terapia, e questa è una sfida all’accettazione”, ha detto Kimmel. “L’intero concetto di rimuovere l’anidride carbonica dal sangue non è lo standard di cura stabilito. Nell’attuale ambiente della medicina basata sull’evidenza, dobbiamo dimostrare ai medici che il nostro dispositivo funziona meglio ed è più sicuro di quello che sono abituati a fare. Ed è per questo che abbiamo spostato molto del nostro lavoro sul lato della scienza clinica piuttosto che sul lato della commercializzazione.”

L’anno scorso, ALung ha ricevuto un’esenzione per dispositivi sperimentali dalla Food and Drug Administration e attualmente sta arruolando pazienti per uno studio clinico in siti in giro per gli Stati Uniti. Kimmel è ottimista sul fatto che possono mostrare agli pneumologi il valore di questa nuova terapia e il dispositivo che può implementarla.

“Stiamo cercando di cambiare il modo in cui i pazienti in insufficienza respiratoria sono trattati. Per decenni, il ventilatore meccanico è stato il pilastro. E mentre il ventilatore salva la vita delle persone ed è una parte necessaria della medicina intensiva, ha molti problemi che possono peggiorare i pazienti”, ha detto. “Se abbiamo successo, questo può aprire un’area completamente nuova della medicina che può aiutare i polmoni in difficoltà senza il necessario supporto meccanico.”

Kayt Sukel è uno scrittore indipendente che si concentra sulla tecnologia.

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