Многие болезни, в том числе Covid-19, могут привести к поражению легких и недостатку кислорода в крови, при этом в ряде случаев существующие аппараты насыщения крови кислородом оказываются неэффективны. Теперь у врачей может появиться новый способ введения кислорода пациенту — в виде мельчайших пузырьков, которые будут попадать непосредственно в кровь.
В настоящее время миллионы людей страдают от недостатка кислорода в крови и вынуждены постоянно пользоваться оксиметрами / ©taking.care
В случае недостатка кислорода в крови пациента у врачей есть два выхода. Первый — подключение к аппарату искусственной вентиляции легких (ИВЛ). Такая вентиляция может происходить с помощью особой маски (неиванзивная ИВЛ) или введения в трахею интубационной трубки, в которую под давлением подается воздушная смесь. Основные проблемы при использовании ИВЛ — повышенный риск развития пневмонии и возможные повреждения легких за счет давления нагнетаемого воздуха.
Второй способ — экстракорпоральная мембранная оксигенация (ЭКМО). В таком случае кровь забирается из кровотока, в специальном аппарате очищается и насыщается кислородом, после чего возвращается в тело больного, при этом для восполнения ее объема, находящегося в аппарате, потребуется донорская кровь. Главные недостатки ЭКМО — постоянное использование антикоагулянтов для предотвращения сворачивания крови внутри аппарата, возможная аллергическая реакция на донорскую кровь и высокая стоимость процедуры (необходимы дорогостоящее оборудование и высококвалифицированный персонал).
Теперь у врачей может появиться третий способ повышения концентрации кислорода в крови — с помощью непосредственного введения его в кровоток. Для этого была приготовлена смесь, состоящая из газообразного кислорода и жидкости, содержащей фосфолипиды — сложные жиры, входящие в состав наших клеточных мембран. Свойство фосфолипидов — их способность образовывать пузырьки, так что, когда смесь пропустили через серию сопел уменьшающегося диаметра, в итоге получились микроскопические шарики, окруженные оболочкой из фосфолипидов и с кислородной «начинкой» внутри.
Что самое главное, диаметр каждого пузырька был меньше диаметра эритроцита — красной кровяной клетки, отвечающей за перенос кислорода. Фосфолипидная оболочка мешала пузырькам слипаться друг с другом, образуя большие пузыри, а малый диаметр препятствовал забиванию сосудов (что происходит, к примеру, при декомпрессионной болезни). Попав в кровь, заключенный в жировую оболочку кислород будет постепенно диффундировать в окружающую плазму, насыщая ткани организма.
Планируемые дизайны «кислородных шариков»: пока что испытания проводили только на животных / ©10.1073/pnas.2115276119
Ученые провели эксперименты с животными и донорской человеческой кровью: во всех случаях использование новой технологии приводило к значительному повышению концентрации кислорода в крови. Тем не менее исследование еще находится на ранней стадии апробации результатов, и до введения технологии в больницы может пройти несколько лет.
Пока исследователи собираются испытать новый метод на крупных животных, чтобы собрать дополнительные данные и повысить эффективность.
Результаты исследования опубликованы в PNAS.
