Forscher am Boston Childrens Hospital haben ein Gerät entwickelt, mit dem Sauerstoff über eine Infusion direkt in die Blutbahn injiziert werden kann.
Experimentelles Gerät gibt Sauerstoff per Infusion ab
Von Donavyn Coffey
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 benötigte Menge bekommen, leidet unser Körper schnell unter Sauerstoffmangel. Schon nach wenigen Minuten kann ein abnorm niedriger Sauerstoffgehalt im Blut das Gehirn und andere Organe schädigen und sogar zum Tod führen.
Ärzte verfügen über Geräte wie z. B. Beatmungsgeräte, die Menschen mit Atemnot helfen können, genügend Sauerstoff zu bekommen, aber diese haben Nachteile und Risiken.
Jetzt haben Forscher am Boston Childrens Hospital ein Gerät entwickelt, mit dem Sauerstoff über eine Infusion direkt in den Blutkreislauf injiziert werden kann. Es wurde noch nicht an Menschen getestet, aber in einer neuen Studie wird es an Ratten erprobt. Wenn die Forscher es schaffen, dass es auch bei Menschen funktioniert, könnte der Ansatz schwere Sauerstoffverluste und Lungenverletzungen durch Beatmungsgeräte verhindern, so die Forscher.
Obwohl die Technologie noch lange nicht für die Erprobung bei Menschen bereit ist, ist der Testlauf mit den Ratten ein guter Beweis für das Konzept, sagt Dr. John Kheir, Arzt in der kardiologischen Intensivstation am Boston Children's Hospital, der die Arbeit an dem neuen Gerät leitet.
Derzeit erhalten Patienten, die Hilfe beim Atmen benötigen, Sauerstoff über eine Nasenkanüle, ein Beatmungsgerät oder in den schwersten Fällen über eine ECMO-Maschine, die dem Patienten Blut entnimmt, um Kohlendioxid heraus- und Sauerstoff hineinzupumpen, bevor es wieder in den Körper gelangt.
All diese Methoden retten zwar Leben, aber Beatmungsgeräte können die Lungen schädigen, wenn sie über einen längeren Zeitraum eingesetzt werden, und bei der ECMO besteht ein hohes Infektionsrisiko. Wenn Ärzte den Sauerstoff direkt über eine Infusion in das Blut des Patienten geben könnten, würde dies möglicherweise den Bedarf an anderen Methoden der Sauerstoffzufuhr verringern oder diese sicherer machen.
Kheir und sein Team hoffen, dass diese Technologie in Zukunft eine Möglichkeit sein könnte, Patienten gerade so viel Sauerstoff zu geben, dass sie weiterleben können. Dadurch haben die Patienten mehr Zeit und sind stabiler für die ECMO, sagt er, die in den besten Krankenhäusern 15 Minuten und in anderen über eine Stunde dauern kann.
Wie es funktioniert: Sauerstoff-Emulsion
Um den Sauerstoff für die Injektion in den Blutkreislauf vorzubereiten, geben die Forscher ihn zusammen mit einer Flüssigkeit in das Gerät, die Phospholipide enthält, eine Art von Fett, das in den Zellmembranen vorkommt.
Das Gas und die Flüssigkeit bewegen sich durch Düsen mit abnehmender Größe, um winzige Nano-Sauerstoffbläschen 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 Phospholipid-Verpackung und die winzige Größe der Bläschen sind entscheidend für die sichere Verabreichung des Sauerstoffs.
Man kann den Sauerstoff nicht einfach direkt in den Blutkreislauf injizieren, weil dabei eine Luftblase entsteht, die ein Blutgefäß verstopfen könnte, so wie das passiert, wenn Taucher die Taucherkrankheit bekommen, wenn sie nach dem Tauchen zu schnell wieder an die Oberfläche kommen, sagt Dr. Peyman Benharash, Herzchirurg und Leiter des ECMO-Programms für Erwachsene an der UCLA.
Bei diesem neuen nanotechnologischen Ansatz werden die Sauerstoffkugeln in Fett eingeschlossen und langsam wieder freigesetzt, um das Abknicken zu verhindern, sagt er.
Die Funktionsweise der neuen Technologie ist sehr einfach, so dass sie skalierbar sein könnte, sagt Benharash.
Weniger als 5 % der Krankenhäuser verfügen über ECMO-Maschinen, sagt er. Eine einfacher zu bedienende Technologie wie diese könnte potenziell mehr Menschen in entlegeneren Gebieten lebensrettenden Sauerstoff zur Verfügung stellen.
Die Therapie sei zwar interessant, sagt Benharash, aber noch lange nicht reif für den Einsatz bei Patienten. Als Nächstes, so Benharash, möchte er sehen, wie das Gerät bei größeren Tieren über längere Zeiträume funktioniert.
Wenn die Forscher weiter an ihrem Gerät arbeiten, so Kheir, müssen sie es vergrößern, um mindestens die zehnfache Menge an Sauerstoff bereitzustellen, und es zuverlässiger machen.
