22. März 2022 – Der menschliche Körper braucht viel Sauerstoff: etwa eine Tasse pro Minute, nur um am Leben zu bleiben.
Wenn wir aufgrund von Verletzungen oder Krankheiten wie COVID-19 nicht die Menge bekommen, die wir brauchen, leidet unser Körper schnell unter Sauerstoffmangel. Bereits nach wenigen Minuten kann ein ungewöhnlich niedriger Sauerstoffgehalt im Blut das Gehirn und andere Organe schädigen und sogar zum Tod führen.
Ärzte haben Geräte wie Beatmungsgeräte, die Menschen mit Atembeschwerden helfen können, genügend Sauerstoff zu bekommen, aber diese haben Nachteile und Risiken.
Jetzt haben Forscher des Boston Children’s Hospital ein Gerät entwickelt, das Sauerstoff über eine Infusion direkt in den Blutkreislauf injizieren kann. Sie haben es noch nicht bei Menschen getestet, aber a neue Studie beschreibt das Testen an Ratten. Wenn die Forscher es schließlich für Menschen zum Laufen bringen, könnte der Ansatz schweren Sauerstoffverlust und Lungenverletzungen durch Beatmungsgeräte verhindern, sagen sie.
Obwohl die Technologie noch lange nicht bereit ist, an Menschen getestet zu werden, ist der Testlauf mit den Ratten „ein schöner Machbarkeitsnachweis“, sagt Dr. John Kheir, Arzt auf der Cardiac Intensive Care Unit am Boston Children’s Hospital, der die Arbeit leitet auf dem neuen Gerät.
Derzeit erhalten Patienten, die Hilfe beim Atmen benötigen, Sauerstoff durch eine Nasenkanüle, ein Beatmungsgerät oder, in den schwersten Fällen, durch ECMO, eine Maschine, die einer Person das Blut entnimmt, um Kohlendioxid und Sauerstoff herauszupumpen, bevor sie es wieder hineinführt ihren Körper.
Während all diese Ansätze Leben retten, können Beatmungsgeräte bei längerer Verwendung die Lunge schädigen, und ECMO birgt ein hohes Infektionsrisiko. Wenn Ärzte Sauerstoff über eine Infusion direkt in das Blut eines Patienten einbringen könnten, könnte dies möglicherweise den Bedarf an anderen Möglichkeiten zur Sauerstoffgabe verringern oder sie sicherer machen.
Kheir und sein Team hoffen, dass diese Technologie in Zukunft eine Möglichkeit sein könnte, Patienten gerade genug Sauerstoff zu geben, um sie am Laufen zu halten. „Das verschafft den Patienten mehr Zeit und macht sie stabiler, um sich einer ECMO zu unterziehen“, sagt er, was in den besten Krankenhäusern 15 Minuten und in anderen über eine Stunde dauern kann.
Wie es funktioniert: Sauerstoffemulsion
Um den Sauerstoff vorzubereiten, der in den Blutkreislauf injiziert werden soll, geben die Forscher ihn zusammen mit einer Flüssigkeit in das Gerät, die Phospholipide enthält, eine Art von Fett, das in Ihren Zellmembranen vorkommt.
Das Gas und die Flüssigkeit bewegen sich durch Düsen mit abnehmender Größe, um winzige Sauerstoff-Nanobläschen mit einer Phospholipidbeschichtung zu erzeugen – alle kleiner als ein einzelnes rotes Blutkörperchen. Die neue Emulsion, eine Flüssigkeit voller winziger Bläschen, wird dann in den Blutkreislauf injiziert.
Die Phospholipidverpackung und die winzige Größe der Bläschen sind entscheidend für die sichere Abgabe des Sauerstoffs.
Sie können Sauerstoff nicht einfach direkt in den Blutkreislauf injizieren, da dadurch eine Luftblase entsteht, die ein Blutgefäß blockieren könnte, wie es passiert, wenn Taucher nach dem Tauchen zu schnell wieder an die Oberfläche kommen, sagt Peyman Benharash, MD, ein Herzchirurg und Direktor des ECMO-Programms für Erwachsene an der UCLA.
Mit diesem neuen Nanotechnologie-Ansatz „werden die Sauerstoffkugeln im Fett eingeschlossen und langsam freigesetzt, um zu verhindern, dass die Biegungen auftreten“, sagt er.
Die Funktionsweise der neuen Technologie „ist sehr einfach, sodass sie skalierbar sein könnte“, sagt Benharash.
Weniger als 5 % der Krankenhäuser haben ECMO-Geräte, sagt er. Eine einfacher zu handhabende Technologie wie diese Technologie könnte potenziell mehr Menschen an entlegeneren Orten mit lebensrettendem Sauerstoff versorgen.
Obwohl die Therapie interessant ist, sagt Benharash, „ist sie keineswegs bereit für die Hauptsendezeit oder den Einsatz bei Patienten.“ Als nächstes, sagt er, möchte er sehen, wie das Gerät bei größeren Tieren über einen längeren Zeitraum funktioniert.
Während die Forscher weiter an ihrem Gerät arbeiten, sagt Kheir, müssen sie es vergrößern, um mindestens zehnmal mehr Sauerstoff bereitzustellen und es zuverlässiger zu machen.