Исследователи из Бостонской детской больницы разработали устройство, которое может вводить кислород непосредственно в кровоток через капельницу.
Экспериментальное устройство для введения кислорода через капельницу
Донавин Коффи
22 марта 2022 г. -- Человеческому организму требуется много кислорода: около чашки в минуту, чтобы оставаться в живых.
Если мы не можем получить необходимое количество кислорода из-за травмы или болезни, например, COVID-19, наш организм быстро начинает страдать от кислородного голодания. Уже через несколько минут аномально низкий уровень кислорода в крови может повредить мозг и другие органы и даже привести к смерти.
У врачей есть аппараты, такие как аппараты искусственной вентиляции легких, которые могут помочь людям, испытывающим трудности с дыханием, получить достаточное количество кислорода, но у них есть недостатки и риски.
Теперь исследователи из Бостонской детской больницы разработали устройство, которое может вводить кислород непосредственно в кровь через капельницу. Они еще не испытали его на людях, но в новом исследовании описывается его тестирование на крысах. По их словам, если исследователи в конечном итоге смогут применить его на людях, этот подход может предотвратить серьезную потерю кислорода и травмы легких при использовании аппаратов искусственной вентиляции легких.
Хотя технология еще не готова для тестирования на людях, испытания на крысах являются хорошим доказательством концепции, говорит Джон Хейр, доктор медицины, врач отделения интенсивной терапии сердца Бостонской детской больницы, который возглавляет работу над новым устройством.
В настоящее время пациенты, которым требуется помощь в дыхании, получают кислород через назальную канюлю, аппарат искусственной вентиляции легких или, в самых тяжелых случаях, с помощью ЭКМО - аппарата, который забирает кровь человека, чтобы выкачать из нее углекислый газ и ввести кислород, а затем снова ввести ее в организм.
Хотя все эти методы спасают жизни, аппараты искусственной вентиляции легких могут повредить легкие при длительном использовании, а при ЭКМО высок риск заражения. Если врачи смогут вводить кислород непосредственно в кровь пациента через капельницу, это потенциально может уменьшить потребность в других способах подачи кислорода или сделать их более безопасными.
В будущем, как надеются Хейр и его команда, эта технология может стать способом давать пациентам достаточно кислорода для поддержания жизни. По его словам, это даст пациентам больше времени и сделает их более стабильными для проведения ЭКМО, которая может занять от 15 минут в лучших больницах до более часа в других.
Как это работает: Кислородная эмульсия
Чтобы подготовить кислород для введения в кровоток, исследователи помещают его в устройство вместе с жидкостью, содержащей фосфолипиды - тип жира, который содержится в клеточных мембранах.
Газ и жидкость проходят через сопла все меньшего размера, создавая крошечные нанопузырьки кислорода с фосфолипидным покрытием - все они меньше одного эритроцита. Затем новая эмульсия - жидкость, полная крошечных пузырьков, - вводится в кровоток.
Фосфолипидная упаковка и крошечный размер пузырьков имеют решающее значение для безопасного введения кислорода.
Вы не можете просто ввести кислород в кровоток напрямую, потому что при этом образуется воздушный пузырек, который может закупорить кровеносный сосуд, как это происходит, когда дайверы загибаются после слишком быстрого возвращения на поверхность после погружения, - говорит Пейман Бенхараш, доктор медицины, кардиохирург и директор программы ЭКМО для взрослых в Калифорнийском университете.
По его словам, с помощью нового нанотехнологического подхода шарики кислорода задерживаются в жире и медленно высвобождаются, предотвращая возникновение изгибов.
Принцип работы новой технологии очень прост, поэтому ее можно масштабировать, говорит Бенхараш.
По его словам, аппараты ЭКМО есть менее чем в 5% больниц. Что-то более простое в использовании, как эта технология, потенциально может предложить спасающий жизнь кислород большему числу людей в более отдаленных местах.
Бенхараш говорит, что хотя терапия и интересна, она еще не готова для использования в прайм-тайм или для пациентов. Далее, по его словам, он хотел бы посмотреть, как устройство будет работать на более крупных животных в течение длительного времени.
По словам Хеира, исследователи продолжают работать над своим устройством, им необходимо расширить его масштабы, чтобы обеспечить по крайней мере в 10 раз больше кислорода, и сделать его более надежным.
