Eine Injektion, die Sauerstoff direkt in den Blutkreislauf für Patienten, die nicht atmen können, liefert, wurde von Wissenschaftlern des Boston Children's Hospital nach einem Bericht in Science Translational Medicine veröffentlicht. Die Autoren erklärten, dass Patienten, die an einem verstopften Atemweg oder einem akuten Lungenversagen leiden, dringend Sauerstoff benötigen, um ihr Blut zu erreichen, andernfalls haben sie eine Hirnverletzung oder einen Herzstillstand.
Die Forscher entwarfen eine Injektion, die mit winzigen, gasgefüllten Mikropartikeln gefüllt war, die direkt in den Blutkreislauf verabreicht werden können und diesen mit dem dringend benötigten Sauerstoff versorgen.
Die Mikropartikel bestehen aus einer einzelnen Schicht von Fettmolekülen, die eine winzige Sauerstofftasche umgeben – sie werden in eine flüssige Lösung gelegt und in die Patienten injiziert.
John Kheir und sein Team sagen, dass Patienten, denen diese Lösung injiziert wird, innerhalb von Sekunden nahezu normales Blutsauerstoffniveau wiedererlangen können.
In Tierversuchen berichteten die Autoren, dass sie die Tiere 15 Minuten lang ohne Atmung betäuben konnten, wodurch das Auftreten von Organverletzungen und Herzstillständen drastisch reduziert wurde (das Herz hörte vollständig auf).
Die Sauerstoffinjektion kann dem Patienten wertvolle Zeit einbringen
John Kheir erklärte, dass die Mikropartikellösungen leicht zu transportieren sind und bequem dazu verwendet werden könnten, Menschen, die nicht atmen können, zu halten, damit das Notfallpersonal mehr Zeit hat, Patienten an einen sicheren Ort zu bringen, an dem ausgefeiltere lebensrettende Verfahren durchgeführt werden können.
Kheir sagte:
"Dies ist ein Kurzzeit-Sauerstoffersatz – eine Möglichkeit, Sauerstoff sicher zu injizieren, um Patienten während kritischer Minuten zu unterstützen", sagt er. "Schließlich könnte dies in Spritzen auf jedem Code-Wagen in einem Krankenhaus, Krankenwagen oder Transporthubschrauber gespeichert werden, um Patienten mit Atemschwierigkeiten zu stabilisieren."
Die Autoren sagen, dass die Injektion der Mikroteilchen-Lösung für mehr als fünfzehn bis dreißig Minuten nicht verwendet werden konnte, weil sie Flüssigkeit enthalten, die das Blut überladen würde, wenn sie länger benutzt würde.
Das sind keine Blutersatzstoffe, betonte Kheir. Blutersatzstoffe transportieren Sauerstoff, sind aber nur von begrenztem Nutzen, wenn die Lunge nicht arbeitet, und können diese nicht mit Sauerstoff versorgen. Diese Mikropartikel wurden speziell für Menschen entwickelt, die nicht atmen können.
Nach der Betreuung eines jungen Mädchens, das 2006 eine schwere Lungenentzündung hatte und aufgrund extrem niedriger Blutsauerstoffwerte schwere Hirnverletzungen erlitt, begann Kheir, die Idee von injizierbarem Sauerstoff zu untersuchen.
Das kleine Mädchen starb, bevor das medizinische Team sie auf eine Herz-Lungen-Maschine bringen konnte.
Kheir sagte:
"Einige der überzeugendsten Experimente waren die frühen. Wir haben einander Blut abgenommen, es in ein Reagenzglas mit den Mikropartikeln gemischt und beobachtet, wie blaues Blut direkt vor unseren Augen rot wurde."
Es dauerte mehrere Jahre, bis das Team die Mikropartikel für die Injektion sicher hatte. Kheir sagte: "Die Anstrengung war wirklich multidisziplinär. Es brauchte Chemieingenieure, Teilchenforscher und Ärzte, um die Mischung genau richtig zu machen."
Sie verwendeten einen Sonicator – ein Gerät, das hochintensive Schallwellen aussendet, um Lipide und Sauerstoff miteinander zu vermischen. Sauerstoffgas wird in winzigen Teilchen eingeschlossen, die etwa zwei bis vier Mikrometer groß sind – zu klein, um es mit dem bloßen Auge sehen zu können. Sie fanden heraus, dass eine Lösung, in der 70% des Volumens aus Sauerstoff bestand, genau das Richtige für menschliches Blut war.
Kheir erklärte:
"Einer der Schlüssel zum Erfolg des Projekts war die Fähigkeit, eine konzentrierte Menge Sauerstoffgas in einer kleinen Menge Flüssigkeit zu verabreichen. Die Suspension trägt den drei- bis vierfachen Sauerstoffgehalt unserer eigenen roten Blutkörperchen."
In früheren Studien in den frühen 1900er Jahren versuchten Wissenschaftler, Blut mit intravenösem Sauerstoff zu oxygenieren, aber sie versagten. Manchmal verursachten sie tödliche Gasembolien.
Die Autoren sagten:
"Wir haben dieses Problem umgangen, indem wir das Gas in kleine, verformbare Partikel gepackt haben. Sie erhöhen die Oberfläche für den Gasaustausch dramatisch und können sich durch Kapillaren quetschen, in denen freies Gas hängen bleibt."
Geschrieben von Christian Nordqvist
