Международная группа, возглавляемая нынешними и бывшими исследователями Университета Макмастера, разработала искусственное легкое для поддержки недоношенных и других новорожденных с респираторной недостаточностью.
Группа подтвердила эту концепцию, что является важным шагом на пути к разрешению для использования на людях, где портативное устройство может спасти множество жизней и предотвратить катастрофические повреждения, взяв на себя часть роли плаценты в насыщении крови кислородом, пока дети смогут дышать самостоятельно.
«Эта технология, которую сложно создать, но проста в использовании, создаст ситуацию, в которой можно будет спасти все больше и больше этих младенцев, и это то, что заставляет всех нас делать это», – говорит Рави Сельваганапати, профессор механической и биомедицинской инженерии в McMaster, который возглавляет канадскую кафедру биомикрофлюидики.
Устройство, предназначенное для подключения к пуповине новорожденного, использует имеющуюся силу сердца, чтобы направлять кровь через каналы тонкой мембраны, структура которой напоминает слизистую оболочку легких, позволяя выделять углекислый газ и поглощать кислород во время защита крови от внешнего заражения.
Мембрана имеет толщину всего от 35 до 50 микрон, что составляет примерно половину толщины человеческого волоса, что обеспечивает естественную диффузию углекислого газа и кислорода. Собственное сердце ребенка бьется с такой частотой, чтобы регулировать поступление кислорода.
Самостоятельное дыхание является особым препятствием на пути к выживанию недоношенных детей, поскольку у многих недоношенных детей легкие не полностью сформированы, что вызывает у них респираторный дистресс с момента рождения, поскольку они не могут потреблять достаточно кислорода самостоятельно.
«Как правило, новорожденный немедленно берет на себя дыхание, кормление и другие функции органов, которые были обеспечены в утробе матери через плаценту», – говорит Кристоф Фуш, преподаватель педиатрического факультета Макмастера и заведующий педиатрической клиникой Нюрнбергской больницы общего профиля в Германии.
«Когда этот переход нарушен из-за болезни или незрелости, наше устройство позволит неонатальным лицам, ухаживающим за новорожденными, имитировать внутриматочное питание. Это улучшит выживаемость, уменьшит повреждение мозга и улучшит здоровье недоношенных и доношенных новорожденных с опасной для жизни послеродовой легочной недостаточностью ».
Хотя конструкция искусственного легкого сложна, само устройство работает без внешнего источника питания и его легко развернуть – по сравнению с существующей технологией, которая намного более рискованна и намного дороже, – что делает его многообещающим претендентом на использование в развивающихся странах, где существует риск смертности среди недоношенных детей самый высокий.
«В нашем исследовании мать-природа – это образец», – говорит Нильс Рохов, бывший научный сотрудник по неонатологии в McMaster, а теперь штатный неонатолог, работающий с Фушем в Нюрнбергской больнице общего профиля. «Искусственная плацента позволит бережно и эффективно ухаживать за новорожденными с опасной для жизни послеродовой легочной недостаточностью. Семьи выиграют от рождения детей, у них будет больше шансов на нормальную жизнь».
Устройство в идеале должно было бы сочетаться с все еще развивающейся технологией для обеспечения недоношенных детей питанием, в том числе через пуповину, тем самым заменяя основные функции плаценты на достаточно долгое время, чтобы уязвимые недоношенные дети могли безопасно развиваться вне матки.
«Разработка этого устройства казалась невыполнимой во многих отношениях», – говорит Мохаммадхосейн Дабаги, получивший докторскую степень в области биомедицинской инженерии в Макмастере, а сейчас он является научным сотрудником на кафедре медицины университета.
«Безнасосное устройство, способное к газообмену в окружающем воздухе, – это то, что можно было бы ожидать громоздким, но мы смогли сохранить его компактным и с помощью технологий микротехнологии, которые мы разработали в нашей группе».
Доказательство концепции опубликовано в журнале Advanced Science. Группа исследователей из девяти человек показала, что устройство работало на живом новорожденном поросе, восстанавливая его пониженный уровень кислорода в крови до нормального. Поросята по весу близки к человеческим детенышам и очень похожи физиологически.
Selvaganapathy заявляет, что при условии успешных крупномасштабных испытаний на животных и одобрения регулирующих органов, новое устройство может стать доступным для клинического использования в течение следующих шести – восьми лет.
Свежие комментарии