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Aufatmen mit künstlicher Lunge

Mit der Entwicklung einer bahnbrechenden künstlichen Lunge kann die Lebensqualität und Lebenserwartung von Millionen Patienten mit chronisch-obstruktiver Lungenerkrankung (COPD) verbessert werden.

Gesundheit

Herkömmliche künstliche Lungen versagen nach etwa einem Monat, was COPD zur weltweit vierthäufigsten Todesursache macht. Das EU-finanzierte Projekt AMBULUNG (Ambulatory bio-artificial lung) entwickelte nun erstmals eine tragbare, künstliche Lunge für den langfristigen ambulanten Gebrauch. Bei herkömmlichen Systemen kommt es immer wieder zur Thrombenbildung an der Blut-Maschine-Schnittstelle, was die Anwendung stark einschränkt, auch war das System wegen seiner Sperrigkeit bislang nur auf Intensivstationen einsetzbar. Um Gerinnsel zu vermeiden, die Gasaustauschrate zu erhöhen und die Lebensdauer der Gasaustauschvorrichtung zu verlängern, sollten nun humane Endothelzellen (EC) in die Diffusionsmembran integriert und das System insgesamt verkleinert werden, um Mobilität und ambulanten Einsatz zu vereinfachen. Die Projektpartner entwickelten Verfahren zur Erzeugung und Anzüchtung von EC aus humanen embryonalen Stammzellen, mit denen die Diffusionsmembran in möglichst hoher Dichte besiedelt wird. Um günstige Bedingungen für die Besiedlung zu schaffen, wurde die Gasaustauschfläche der Membran mit biochemischen und physikalischen Verfahren funktionalisiert. Mit einem neu entwickelten dynamischen Bioreaktor wurden Aussaattests durchgeführt und die optimalen Oberflächenbedingungen für eine dauerhafte und stabile Zellbesiedlung ermittelt. Das Projekt AMBULUNG konnte Parameter wie Tragbarkeit, Mobilität und Handlichkeit deutlich verbessern, sodass nun ein kleiner und leichter innovativer Gasaustauscher mit einer Diffusionsmembran zur Verfügung steht, die mit Zellen besiedelt werden kann. Indem Hardware- und Einwegkomponenten verkleinert wurden, wiegt das Gerät kaum 3 kg. Vor allem aber wurde das extrakorporale Blutvolumen reduziert, um Risiken für die Patienten zu verringern. Die für das gesamte System entwickelten Prototypen wurden in Labor- und Tierversuchen erfolgreich getestet, sodass inzwischen Patentanmeldungen vorliegen. Auch nach Projektende wird das AMBULUNG-Team gemeinsam weiterforschen, um das System für den klinischen Einsatz zu optimieren und zu validieren. Das künstliche Lungensystem fördert Mobilität und Selbstmanagement und kann Krankenhausaufenthalte reduzieren, was deutlich die Lebensqualität verbessert. COPD-Patienten können auf eine schnelle Markteinführung hoffen, da die Industriepartner umfassende Expertise bei der Herstellung von Lungenmaschinen besitzen.

Schlüsselbegriffe

Künstliche Lunge, COPD, AMBULUNG, EC, Diffusionsmembran, Bioreaktor

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