Имплантируемые искусственные легкие

Для людей с тяжелыми заболеваниями легких трансплантация здорового органа часто является единственным шансом на выживание. К сожалению, донорских легких не хватает на всех, кто в них нуждается. В таких случаях решением может стать новое искусственное легкое.

Немецкий исследовательский фонд (DFG) с 2017 года финансирует разработку искусственного легкого, которое можно было бы использовать на постоянной основе в качестве альтернативы донорскому органу.

Сейчас в Германии проводятся научные исследования возможностей так называемого биогибридного легкого. Основу его составляет экстракорпоральная мембранная оксигенация (ЭКМО), при которой кровь проходит через пластиковые полые волокна, которые действуют как «искусственные альвеолы» для газообмена. Эта система поддержки легких уже используется в клинической практике — например, для подачи кислорода пациентам с тяжелым заболеванием COVID-19 в отделениях интенсивной терапии.

До сих пор специалистам удавалось с помощью ЭКМО компенсировать неработающие легкие только на ограниченный период времени, потому что кровь образует сгустки, когда она соприкасается с искусственными поверхностями, и забивает полости.

Немецкие ученые хотят предотвратить образование тромбов, заселяя поверхности газообменных мембран, кровяной помпы и трубок специальными эндотелиальными клетками, выстилающими сосуды. Эти клетки генетически модифицированы таким образом, что они практически невидимы для иммунной системы пациента и поэтому не распознаются как чужеродные.

На следующем этапе необходимо проверить, достаточно ли плотно прилегают эндотелиальные клетки к искусственным поверхностям и выдерживают ли они нагрузку, вызванную кровотоком. Мембраны также должны быть доработаны таким образом, чтобы при максимально возможной площади для газообмена объем искусственного органа оставался как можно меньшим, как в случае с природными легкими человека.

Специалисты также работают над изменением формы устройства ЭКМО, чтобы биогибридное легкое можно было оптимально имплантировать в тело пациента.

Поскольку пациенты с тяжелыми заболеваниями легких, которым требуется устройство ЭКМО, обычно также имеют повышенный риск острой почечной недостаточности, им требуется механический диализ в дополнение к заместительной терапии легких. До сих пор эти две процедуры выполнялись с помощью отдельных устройств, что увеличивало риск инфекций и тромбозов. Сейчас немецкие ученые работают над объединением поддержки легких и почек в одном устройстве.