Zastrzyk, który dostarcza tlen bezpośrednio do krwiobiegu pacjentom, którzy nie mogą oddychać, został wynaleziony przez naukowców z Boston Children’s Hospital, według raportu opublikowanego w Science Translational Medicine. Autorzy wyjaśnili, że gdy pacjenci cierpią z powodu zatkanych dróg oddechowych lub ostrej niewydolności płuc, pilnie potrzebują tlenu, aby dotrzeć do ich krwi, w przeciwnym razie doznają urazu mózgu lub cierpią na zatrzymanie akcji serca.
Naukowcy zaprojektowali zastrzyk wypełniony małymi, wypełnionymi gazem mikrocząstkami, które można podawać bezpośrednio do krwioobiegu, dostarczając mu bardzo potrzebny tlen.
Mikrocząstki są wykonane z pojedynczej warstwy cząsteczek tłuszczu, które otaczają niewielką ilość tlenu – są umieszczane w płynnym roztworze i wstrzykiwane pacjentom.
John Kheir i zespół twierdzą, że pacjenci, u których wstrzyknięto to rozwiązanie, mogą odzyskać niemal normalny poziom tlenu we krwi w ciągu kilku sekund.
W doświadczeniach na zwierzętach autorzy donoszą, że potrafią bić zwierzęta żywcem bez oddychania przez 15 minut, drastycznie zmniejszając częstość występowania urazów narządów i zatrzymania krążenia (serce całkowicie zatrzymuje się).
Wstrzyknięcie tlenu może kupić pacjentowi cenny czas
John Kheir wyjaśnił, że roztwory z mikrocząstkami są łatwe do noszenia i można je wygodnie wykorzystać do zatrzymania ludzi, którzy nie mogą oddychać żywcem, dając personelowi ratunkowemu więcej czasu na przeniesienie pacjentów do bezpiecznego miejsca, w którym można wykonać bardziej wyrafinowane procedury ratujące życie.
Kheir powiedział:
«Jest to krótkotrwały substytut tlenu – sposób na bezpieczne wstrzykiwanie tlenu w celu wsparcia pacjentów podczas krytycznych kilku minut» – mówi. «Ostatecznie, może to być przechowywane w strzykawkach na każdym wózku kodującym w szpitalu, pogotowiu lub helikopterze transportowym, aby pomóc ustabilizować pacjentów, którzy mają problemy z oddychaniem.»
Autorzy twierdzą, że zastrzyki z roztworu mikrocząstek nie mogły być stosowane przez więcej niż piętnaście do trzydziestu minut, ponieważ zawierają płyn, który przeciążyłby krew, gdyby był dłużej stosowany.
To nie są substytuty krwi, podkreślił Kheir. Substytuty krwi przenoszą tlen, ale mają ograniczone zastosowanie, gdy płuca nie działają i nie mogą ich dotlenić. Te mikrocząsteczki są specjalnie zaprojektowane dla osób, które nie mogą oddychać.
Po opiece nad młodą dziewczyną, która miała ciężkie zapalenie płuc w 2006 roku i doznała poważnych obrażeń mózgu z powodu skrajnie niskiego poziomu tlenu we krwi, Kheir zaczął przyglądać się idei wstrzykiwanego tlenu.
Dziewczynka zmarła, zanim ekipa medyczna zdążyła ją zabrać na maszynę do płuca serca.
Kheir powiedział:
«Niektóre z najbardziej przekonywujących eksperymentów były wczesne: krew nawarstwialiśmy, mieszaliśmy w probówce z mikrocząstkami i obserwowaliśmy, jak niebieska krew natychmiast staje się czerwona, tuż przed naszymi oczami.»
Kilka lat wcześniej zespół zdołał zabezpieczyć mikrocząstki przed wstrzyknięciem. Kheir powiedział: «Wysiłek był naprawdę wielodyscyplinarny, a inżynierowie chemicy, naukowcy zajmujący się cząsteczkami i lekarze medyczni musieli dobrać odpowiedni miks».
Użyli oni sonikatora – urządzenia, które emituje fale dźwiękowe o dużej intensywności, aby razem mieszać lipidy i tlen. Tlen uwięziony jest w maleńkich cząsteczkach o rozmiarach od dwóch do czterech mikrometrów – zbyt małych, aby można go było zobaczyć gołym okiem. Odkryli, że roztwór, w którym 70% objętości składało się z tlenu, był odpowiedni dla ludzkiej krwi.
Kheir wyjaśnił:
«Jednym z kluczy do sukcesu projektu była możliwość podania skoncentrowanej ilości gazu tlenowego w niewielkiej ilości płynu, zawieszenie przenosi trzy do czterech razy więcej tlenu niż nasze własne czerwone krwinki».
We wcześniejszych badaniach na początku XX wieku naukowcy próbowali dotlenić krew za pomocą tlenu dożylnego, ale zawiedli. Czasami powodowały śmiertelne zatory gazowe.
Autorzy powiedzieli:
«Opracowaliśmy ten problem, pakując gaz w małe, odkształcalne cząstki, które znacznie zwiększają powierzchnię wymiany gazowej i są w stanie przecisnąć się przez kapilary, w których utknąłby swobodny gaz».
Nowe badania i przyszłość terapii tlenowej
W 2024 roku badania nad dożylnym wstrzyknięciem tlenu zyskały na znaczeniu, z uwagi na pojawiające się nowe dane. Świeże analizy wskazują, że mikrocząsteczki mogą być skuteczniejsze w dostarczaniu tlenu do organów, co może zmniejszyć ryzyko uszkodzenia mózgu u pacjentów z ostrymi stanami. Wyniki badań klinicznych sugerują, że terapia ta może być stosowana nie tylko w sytuacjach nagłych, ale także w przypadku pacjentów z przewlekłymi chorobami płuc, co otwiera nowe możliwości terapeutyczne.
Dodatkowo, w badaniach uczestniczyły różne grupy pacjentów, co pozwoliło na lepsze zrozumienie, jak mikrocząstki mogą wpłynąć na różne typy patologii. Statystyki wskazują, że zastosowanie tego innowacyjnego rozwiązania może zmniejszyć czas hospitalizacji oraz poprawić całkowite wyniki leczenia.
Warto również zauważyć, że badania nad bezpieczeństwem długoterminowym wykazały obiecujące wyniki, co sugeruje, że w przyszłości możliwe będzie szersze wdrożenie tej technologii w codziennej praktyce klinicznej. Naukowcy kontynuują prace nad udoskonaleniem formuły mikrocząsteczek, aby zwiększyć ich efektywność i bezpieczeństwo, co może zrewolucjonizować sposób, w jaki traktujemy pacjentów z problemami oddechowymi.
