Visoki obrati

Nova umetna pljuča delujejo brez jeklenke!

S.R.

28. 07. 2011 09.14

Umetna pljuča sicer niso novost, saj jih zdravniki uporabljajo že kar nekaj časa. Poleg očitnih prednosti pa imajo obstoječi izumi tudi eno veliko pomanjkljivost. Delujejo lahko le s pomočjo čistega kisika, kar pomeni, da mora bolnik za sabo vedno vleči jeklenko.

To pa se zna kaj kmalu spremeniti, saj je znanstvenikom na univerzi Case Western Reserve v Clevelandu (Ohio) uspelo izdelati umetna pljuča, ki za delovanje ne potrebujejo čistega kisika, temveč le običajen zrak. To bi vsem bolnikom z umetnimi pljuči precej olajšalo življenje, saj jih težke jeklenke ne bi več omejevale.

Prototip pljuč so zgradili po meri pravega organa, tako da je tudi prostornina precej podobna. Napravo bi tako lahko vsadili v človeški prsni koš, poganjalo pa bi jo srce. Umetna pljuča so napolnjena z izjemno tankimi silikonskimi gumijastimi žilami, ki so štirikrat tanjše kot človeški lasje. Znanstveniki so najprej izdelali model in ga nato obdali s silikonom, ki se je strdil v umetne kapilare in alveole. Kanale za zrak in kri so nato ločili s pomočjo plinske difuzijske membrane.
S tem, ko so dele umetnih pljuč izdelali v naravni velikosti, je raziskovalcem uspelo ustvariti zelo dobro razmerje med površino in prostornino, hkrati pa so na ta način v primerjavi s sedanjimi modeli tudi zmanjšali razdaljo za plinsko difuzijo.
Ena največjih hib obstoječih pljučnih sistemov je, da zaradi neučinkovite izmenjave kisika za delovanje potrebujejo čisti kisik. V praksi to pomeni, da bolnike omejuje jeklenka, ki jo morajo ves čas nositi s sabo. Prvi testi novih umetnih pljuč (pri katerih so znanstveniki uporabljali prašičjo kri) so pokazali tri- do petkrat boljšo učinkovitost pri izmenjavi kisika v primerjavi z obstoječimi napravami. Prav ta učinkovitost novi napravi omogoča, da namesto čistega kisika deluje s pomočjo zraka. V umetna pljuča znanstveniki skozi dve ločeni odprtini vbrizgajo zrak in kri.

Kisikove molekule se nato razširijo po difuzijski membrani v kri, medtem ko se ogljikov dioksid na membrani loči in izstopi skozi zračno odprtino. Joe Potkay, profesor na univerzi Case Wester Reserve pove, da „glede na trenutni učinek naprave ocenjujejo, da bo konča verzija naprave, ki jo bodo kirurško vsadili bolnikom, široka in debela 15, visoka pa 10 centimetrov, oziroma približno enakih dimenzij kot človeška pljuča. Poleg tega bo napravo, kot omenjeno zgoraj, lahko poganjalo kar srce, tako da ne bo potrebna posebna mehanična črpalka.“ Potkay še dodaja, da njihov izum predstavlja velik korak naprej k izdelavi lahkih umetnih pljuč, ki jih bodo kirurško vsadili v bolnika, tako da se bodo lahko njihova lastna pljuča pozdravila zunaj telesa, bolniki pa bodo z njimi tudi lažje dočakali primernega darovalca za pravo presaditev organa.
Potkayjeva ekipa sodeluje tudi z biomedicinskim inženirskim oddelkom, s katerim poskušajo razviti zaščitno prevleko, ki bi preprečila zamašitev ozkih umetnih kapilar na njihovih pljučih, poleg tega pa morajo razviti tudi postopek za izgradnjo majhnih vzdržljivih umetnih pljuč, ki jih bodo lahko vsadili in preizkusili na glodavcih. Ekipa z univerze Case Western Reserve ocenjuje, da bodo umetna pljuča na ljudeh začeli testirati ob koncu tega desetletja.