Технологія виробництва мікросхем допомогла створити «штучну легеню»

Інженери з Лабораторії Дрейпера (США) розробили новий метод газообміну для тих, хто відчуває гостру легеневу недостатність. Потенційно він дозволить уникнути альтернативних інвазивних технік, таких як примусова вентиляція легенів. Коротко про пристрій новинки розповідає блог Technology Review.

Девід О'Доуд (David O'Dowd), який очолює відповідну програму Лабораторії, стверджує, що нова система оксигенації крові максимально близька до тієї, що використовує людський організм у своїх легенях. Вона складається з платівок біонейтрального полімеру, на яких розташовані мікроканальці малого перерізу, за розмірами близькі до кровоносних судин у легенях. На вході в пристрій кров рухає порівняно великими каналами, потім вони розгалужуються і в кожній точці розгалуження кров потрапить на нову платівку з мікроканальцями все меншого діаметру. Подібним чином розгалужуються і кровоносні судини в легенях, забезпечуючи тим самим максимальну площу газообміну.

Для створення таких дрібних канальців вчені використовували технологію травлення по масці - метод схожий з тим, що використовується при виробництві мікросхем. Саме завдяки йому стало можливим швидке виготовлення складних тривимірних відгалужень штучних «судин». Пластини полімеру розташовані в дуже компактній «стопці», яку теоретично пацієнт може навіть носити з собою:

Зараз демонстраційний пристрій, заснований на мікрофлуїдиці, досяг продуктивності лише в 100 мілілітрів бичачої крові на хвилину. Однак, підкреслюють розробники, в даний час йде перехід від демонстратора технологій зменшеного розміру до повнорозмірної версії, яка буде мати продуктивність в кілька літрів в хвилину. Вона, за словами творців, дозволить повністю вирішити завдання газообміну для людей з гострою дихальною недостатністю.

В даний час більшість пацієнтів з дихальною недостатністю отримують кисень і позбавляються від вуглекислого газу за допомогою примусової вентиляції легенів спеціальною газовою сумішшю. Однак високий вміст у ній кисню пошкоджує тканини легені, ініціюючи клітинну смерть у результаті окислювального стресу. Крім того, для багатьох хворих, включаючи новонароджених дітей, метод штучної вентиляції не підходить. У таких випадках використовують апарати екстракорпоральної мембранної оксигенації. При цьому в зовнішній оксигенатор подається венозна кров, на мембранному газообміннику очищувана від вуглекислого газу і насичувана киснем. Однак кров в умовах оксигенатора знаходиться не у вузьких канальцях, і часто повергається майданчику з повітрям, що веде до її згортання. Щоб уникнути цього, пацієнтам дають препарати зниження згортання. Але в останніх є ряд неприємних побічних ефектів. Зокрема, після них кров легко може потрапити в мозок (крововилив) або шлунок, що для і без того ослабленого організму може бути смертельно небезпечно.

За оцінками розробників, нова система настільки безпечніша мембранної оксигенації, що не потребує використання препаратів зниження згортаності (в дослідах з бичачою кров'ю це вже продемонстровано), і потенційно може замінити навіть інвазивну примусову вентиляцію легенів.