Un polmone sintetico per migliorare la respirazione
I polmoni artificiali attualmente disponibili generalmente si guastando dopo circa un mese, facendo della BPCO la quarta causa di morte al mondo. Gli scienziati del progetto AMBULUNG (Ambulatory bio-artificial lung), finanziato dall’UE, hanno creato il primo polmone indossabile, ambulatoriale, bio-artificiale utilizzabile a lungo termine da pazienti non ricoverati. L’uso efficace dei sistemi assistiti polmonari disponibili commercialmente è ostacolato dalla formazione di trombi all’interfaccia tra sangue e macchinario, senza contare che il loro ingombro ne limita l’impiego alle unità di terapia intensiva. Per limitare la formazione di trombi e per aumentare il tasso di scambio dei gas e la durata utile dell’unità di scambio gassoso, i ricercatori hanno lavorato per integrare le cellule endoteliali umane nella membrana di diffusione e per miniaturizzare il dispositivo, oltre che per aumentare la mobilità dei pazienti e favorire l’utilizzo anche al di fuori delle strutture di ricovero. I membri del progetto hanno sviluppato processi adatti per la differenziazione delle cellule endoteliali da cellule staminali embrionali umane, espandendole per garantire numeri adeguati in vista della cellularizzazione della membrana di diffusione. In parallelo, hanno funzionalizzato la superficie di scambio gassoso della membrana di diffusione tramite metodi biochimici e fisici, garantendo così condizioni favorevoli per la cellularizzazione. Tramite test di semina con un nuovo bioreattore dinamico, hanno inoltre determinato le condizioni ottimali della superficie necessarie per promuovere un rivestimento cellulare stabile e durevole. L’attività di ricerca ha ottenuto importanti risultati per quanto riguarda indossabilità, mobilità e utilità. Il team AMBULUNG ha sviluppato uno scambiatore di gas piccolo e leggero, dalla forma innovativa, con una membrana di diffusione capace di cellularizzazione. L’hardware miniaturizzato, compresi i componenti usa e getta, pesa meno di tre chilogrammi. Una delle caratteristiche più interessanti è il ridotto volume di sangue esterno al corpo richiesto dal nuovo dispositivo, che comporta un rischio minore per i pazienti. I prototipi sviluppati per l’intero sistema sono stati testati con successo in laboratorio e su animali e sono già state presentate le richieste di brevetto. Il team AMBULUNG proseguirà la sua attività anche dopo la fine del progetto, per completare l’ottimizzazione e convalidare il sistema in ambiente clinico. Questo sistema di polmone bioartificiale favorirebbe la mobilità e la gestione autonoma da parte dei pazienti affetti da broncopneumopatia ostruttiva cronica, riducendo la necessità di ricovero e migliorando così la qualità della vita. Grazie alla vasta esperienza del partner industriale che ha partecipato al progetto per la costruzione del polmone artificiale, è possibile prevedere una rapida commercializzazione del prodotto.
Parole chiave
Polmone artificiale, COPD, AMBULUNG, EC, membrana di diffusione, bioreattore
