Konventionella andningsskydd kan inte ta bort koldioxiden som byggs upp i blodet hos personer med kroniska lungsjukdomar, ett problem som ofta är dödligt. Detta kan förändras med en ny anordning från ett banbrytande biomedicinskt nystartat företag som fungerar som en njurdialysmaskin för att avlägsna överflödig koldioxid från blodet.

”Vid vissa sjukdomstillstånd som kronisk obstruktiv lungsjukdom (KOL) eller cystisk fibros är det den akuta retentionen av koldioxid som verkligen orsakar de dåliga resultaten”, säger Jeremy Kimmel, PhD, vice vd för ny teknik vid ALung Technologies.

Lungornas huvudfunktion är gasutbyte, att tillhandahålla syre och avlägsna koldioxid från blodet. När höga koldioxidhalter i blodet är förhöjda kan det leda till andningssvikt. Symtom är bland annat andfåddhet och kognitiva problem.

För dig: Även om kliniker lätt kan syresätta blodet på nytt med hjälp av en syrgasmask, nasalt syre eller mekanisk ventilation, kommer det extra syret inte att avlägsna den överflödiga koldioxiden. Dessutom, även om mekanisk ventilation anses vara standardvård vid allvarlig andningssvikt, medför den betydande risker, inklusive infektioner, skador på lungor eller stämband och andra allvarliga komplikationer.

”Det finns ett stort behov av att hitta ett sätt att på ett säkert sätt avlägsna koldioxid från blodet och vända akut andningssvikt bortom ventilationen”, säger Kimmel. För att tillgodose detta behov har ALung utvecklat Hemolung RAS, en integrerad blodpump och gasväxlare som kan ge motsvarande dialys för andningssystemet.

”Det är en anordning som tar blodet ur kroppen, skrubbar CO2 och sätter tillbaka blodet i kroppen”, sade han. ”Det fungerar på samma sätt som njurdialys, men i stället för att göra det för njurarna gör vi det för lungorna.”

Anordningen består av tre diskreta komponenter – en minimalt invasiv flexibel kateter som får tillgång till blodet via hals- eller lårartären, en specialdesignad patron som fungerar som både blodpump och gasväxlare och en styrmodul som erbjuder mätning i realtid av CO2-avskiljning och blodflödeshastighet. Patronens unika utformning främjar förbättrad gasutbyteseffektivitet och minskar risken för koagulering genom att blodet rör sig snabbt, sade Kimmel.

”Anordningens fluiddynamik är mycket komplex”, sade han. ”Blod är en levande vätska med celler och blodplättar som alla gör olika saker och reagerar olika på mekaniska stimuli. Vi var tvungna att använda oss av många beräkningsbaserade strömningsdynamiska simuleringar för att titta på hur blodet strömmar, områden med höga skjuvspänningar, områden med stagnation, så att vi kunde förstå de grundläggande mekanismerna för hur anordningen fungerar och hur vi kan bygga bättre prototyper.”

ALung har ägnat de senaste åren åt att ta fram apparaten i Europa och fokuserat på att visa dess effektivitet för tankeledare som hjälpte dem att förändra det sätt på vilket lungläkare tänker på behandling av andningssvikt.

”Det här är inte bara en ny teknik, det är en ny terapi och det är en utmaning när det gäller att få den accepterad”, säger Kimmel. ”Hela konceptet att avlägsna koldioxid från blodet är inte den etablerade vårdstandarden. I den nuvarande miljön med evidensbaserad medicin måste vi bevisa för läkarna att vår apparat fungerar bättre och är säkrare än vad de är vana vid att göra. Och det är därför vi har flyttat en stor del av vårt arbete till den kliniska vetenskapssidan snarare än till kommersialiseringssidan.”

Förra året fick ALung ett undantag för undersökningsutrustning från Food and Drug Administration och rekryterar för närvarande patienter för en klinisk studie på platser runt om i USA. Kimmel är optimistisk om att de kan visa lungläkare värdet av denna nya behandling och den apparat som kan genomföra den.

”Vi försöker förändra det sätt på vilket patienter med andningssvikt behandlas. I årtionden har den mekaniska respiratorn varit den viktigaste metoden. Och även om respiratorn räddar människors liv och är en nödvändig del av intensivvårdsmedicinen har den många problem som kan göra patienterna sämre”, säger han. ”Om vi lyckas kan detta öppna upp ett helt nytt medicinskt område som kan hjälpa sviktande lungor utan nödvändigt mekaniskt stöd.”

Kayt Sukel är en oberoende skribent som fokuserar på teknik.

Läs mer: Stamceller läker skadade muskler och gör vad kirurgi inte kan göra

En MRT som inte skrämmer barn och kan hjälpa vuxna

Ny leverans av antikroppar bekämpar HIV