Человеческое лёгкое — это сложная система разветвляющихся бронхов, разувающихся мехов-альвеол и газообменных мембран. Ни одно устройство, созданное человеческими руками, пока не способно так же эффективно обогащать кровь кислородом, как это делают естественный сурфактант, но разработки непрерывно продолжаются.
Человек, чьи лёгкие не способны выполнять дыхательную функцию, присоединяются к аппаратам ИВЛ и кислородным концентраторам, прогоняющими насосами его кровь через газообменник, обогащая её кислородом и удаляя углекислый газ. Разумеется, во время этого процесса пациент вынужден поддерживать постельный режим.
Именно для того, чтобы сделать пациентов мобильными, и были разработаны компактные искусственные лёгкие. Их создание подстегнула вспышка в 2009 году свиного гриппа, первостепенным симптомом которого стала дыхательная недостаточность.
Мобильные кислородные концентраторы производятся уже десятилетие и облегчили жизнь людям с дыхательной недостаточностью. Такие пациенты больше не прикованы к громоздким аппаратам и могут путешествовать на определенные расстояния. Тем не менее, даже мобильные кислородные концентраторы обладают размерами чемодана и весят около 10 килограмм. В Питтсбургском университете объявили о разработке еще более компактного аппарата кислородной поддержки – «помещающегося в рюкзаке».
Команда Уильяма Федершпиля разработала искусственные лёгкие, которые включают в себя насос и газообменник. «Легкое» подсоединяется к трубкам, соединённым с кровеносной системой человека, эффективно обогащая кровь кислородом и удаляя из неё избытки углекислого газа. Система напоминает известную всем «искусственную почку».
Весной 2017 года завершились успешные испытания прибора на четырёх подопытных овцах, в ходе которых кровь животных насыщалась кислородом на протяжении разных периодов времени. В ходе эксперимента время непрерывной работы прибора, правда, с помощью внешних баллонов и кислородных концентраторов, достигло шести часов. Сокращение числа трубок было одной из главных задач разработчиков.
Альтернативную модель разработали и в Университете Карнеги-Меллон для пациентов с сохранным сердцем, способным самостоятельно прокачивать кровь через внешний искусственный орган. Устройство точно так же подсоединяется к кардиальному шунту, после чего ремнями крепится к телу. В нём нет насоса, роль которого отдана сердцу, а есть только газообменник. Кровь к аппарату подводится прямо из артерий.
Пока оба прибора нуждаются во внешнем источнике кислорода, и в настоящее время разрабатывается встроенный кислородный концентратор, который будет использовать воздух из окружающей среды. Прототип сейчас тестируется на крысах и демонстрирует впечатляющие результаты благодаря использованию ультратонких (до 20 микрометров) полимерных трубочек, значительно увеличивающих площадь газообмена.
Искусственные лёгкие смогут помочь больным реабилитироваться от ряда лёгочных инфекций, и главное, комфортно дождаться донорских лёгких, очередь на которые растягивается на годы.
Обычная версия
