211service.com
Naujas prietaisas gali būti saugesnė plaučių ventiliatorių alternatyva
Nauja technologija, atkurianti svarbias plaučių struktūrų charakteristikas, ilgainiui galėtų būti saugesnė alternatyva tam tikrų tipų kvėpavimo ir širdies aparatams, naudojamiems gydyti žmones, kurių plaučiai sugedo dėl ligos ar sužalojimo.
Tamsiai raudonas kraujas patenka į prietaisą, kur anglies dioksidą pakeičia deguonimi, o iš kitos pusės pasirodo daug šviesesnis.
Naudodami gamybos metodus, iš pradžių sukurtus kompiuterių lustams gaminti, biomedicinos inžinieriai pastaraisiais metais padarė didelę pažangą imituodami tam tikrų organų sistemų mechanizmus, kurių sveikas funkcionalumas priklauso nuo labai tikslių cheminių ir fizinių sąlygų. Pavyzdžiui, kraujas yra labai jautrus aplinkai, kuri nėra sveikos gyvensenos sistemose. Dabar inžinieriai pas Draper laboratorija sako, kad jie sukūrė naują plaučių terapiją, sudarytą iš mažyčių kanalų, suformuotų į biologiškai suderinamą polimerą, galintį atlaikyti didelius kraujotakos greičius. Jei viskas klostysis taip, kaip planuota, terapija bus daug saugesnė nei naudojama šiandien.
Įprasta, kad sunkiai sergantys žmonės patiria ūminį kvėpavimo distreso sindromą (ARDS), kai plaučiuose kaupiasi skystis ir neleidžia normaliai keistis deguonimi ir anglies dioksidu. Mechaninė plaučių ventiliacija, dažniausiai tokiems pacientams taikomas gydymo būdas, yra panašus į prašymą, kad kažkas mankštintų lūžusią ranką, sako Jeffas Borensteinas, vadovaujantis mikrofluidinių plaučių projektui Draper. Invazinė terapija apima didelės koncentracijos deguonies spaudimą į plaučius esant aukštam slėgiui ir neleidžia gydyti ligotiems ar pažeistiems audiniams, sako jis. Dar blogiau, tai dažnai sukelia rimtų komplikacijų, įskaitant toksinį poveikį plaučių audiniams ir pneumoniją.
Alternatyva mechaninei ventiliacijai yra ekstrakorporinė membraninė oksigenacija (ECMO), kuri apima paciento kraujo paėmimą ir paleidimą per prietaisą, kuris pašalina anglies dioksidą ir prideda prie jo deguonies prieš grąžinant kraują į paciento kūną. Tradiciškai ECMO buvo naudojama daugiausia kaip gelbėjimo priemonė, jei mechaninė ventiliacija neveikia arba neįmanoma, ir dažniau naudojama vaikams. Šiuolaikiniai ECMO aparatai, kuriuose kraujas teka per porėtą pluoštą, per kurį pumpuojamas deguonis, yra sudėtingos ir reikalauja specialių žinių. Prietaise kraujas linkęs krešėti, o tai labai skiriasi nuo plaučių aplinkos, todėl pacientai turi vartoti dideles antikoaguliantų dozes. Tai gali sukelti kitų pavojingų komplikacijų, tokių kaip kraujavimas smegenyse ar virškinimo trakte.
Naujasis mikrofluidinis prietaisas, kurio konstrukcija yra paprastesnė ir suteikia tekančiam kraujui aplinką, panašesnę į plaučiuose, galėtų iš esmės pakeisti įprastų ECMO aparatų žarnas, sako Davidas O'Dowdas, Draper biomedicininių sistemų programos vadovas. . Jei viskas vyks taip, kaip planuota, jis bus paruoštas bandymams su gyvūnais po dvejų metų, o bandymams su žmonėmis – per trejus, sako jis.
Sukraudami biologiškai suderinamo plastiko sluoksnius su mikrokanalais, išmargintais ant jų paviršiaus, Borensteino komanda sukūrė trimatę šakojančią struktūrą, kurioje didesni kanalai palaipsniui išsišakoja į mažesnius, panašiai kaip didesnės kraujagyslės šakojasi į kapiliarus.
Kitos tyrimų grupės taip pat tiria mikroskysčių pagrindu veikiančias dujų mainų technologijas, tačiau Borensteinas teigia, kad jo komandos prietaisas yra unikalus tuo, kad jis imituoja tikrąją biologinę sistemą – tai tapo įmanoma dėl patentuotų metodų, kuriuos grupė naudojo 3-D išsišakojimui pasiekti. . Tekant per prietaisą kraujas daug rečiau nei ECMO aparate galvoja, kad jis turėtų krešėti, sako Borensteinas. Jis taip pat priartina deguonį ir kraują, o tai leidžia efektyviau keistis dujomis, palyginti su įprastu ECMO.
Pasak Borensteino, šis unikalus dizainas leido komandai pasiekti kraujotaką bent 10 kartų greičiau nei konkuruojančios mikrofluidinės technologijos. Neseniai grupė parodė 100 mililitrų per minutę srautą naudojant galvijų kraują. Dabar siekiama jį padidinti, kad jis galėtų apdoroti litrus kraujo per minutę neprarandant savybių, mažinančių krešėjimo riziką.
Kadangi toks prietaisas būtų paprastesnis, efektyvesnis ir nereikėtų pacientams vartoti daug kraują skystinančių vaistų, jis galėtų būti daug saugesnis nei šiandieniniai ECMO aparatai, skirti ilgalaikiam naudojimui. Phillip Camp , Bostono Brigamo ir moterų ligoninės širdies ir krūtinės chirurgas, tiriantis mechanines palaikymo sistemas pacientams, sergantiems širdies ar plaučių nepakankamumu. Tai gali būti ypač naudinga žmonėms, sergantiems įprastomis lėtinėmis plaučių ligomis, tokiomis kaip lėtinė obstrukcinė plaučių liga (LOPL). Pasak jo, jei technologija gali būti sėkmingai išplėsta ir komercializuota, ji gali pakeisti tai, kaip rūpinamės žmonėmis, kuriems yra ūminis kvėpavimo nepakankamumas.