El cuerpo humano necesita mucho oxígeno: alrededor de una taza por minuto, solo para mantenerse con vida.
Si no podemos obtener la cantidad que necesitamos debido a una lesión o enfermedad, como el COVID-19, nuestros cuerpos rápidamente comienzan a sufrir de falta de oxígeno. Después de unos pocos minutos, los niveles anormalmente bajos de oxígeno en la sangre pueden dañar el cerebro y otros órganos, e incluso causar la muerte.
Los médicos tienen máquinas como ventiladores que pueden ayudar a las personas que luchan por respirar a obtener suficiente oxígeno, pero tienen inconvenientes y riesgos.
Ahora, los investigadores del Boston Children’s Hospital han desarrollado un dispositivo que puede inyectar oxígeno directamente en el torrente sanguíneo a través de una vía intravenosa. Todavía no lo han probado en personas, pero un nuevo estudio describe probarlo en ratas. Si los investigadores finalmente logran que funcione para las personas, el enfoque podría prevenir la pérdida severa de oxígeno y las lesiones pulmonares de los ventiladores, dicen.
Aunque la tecnología está lejos de estar lista para probarse en personas, la prueba realizada con ratas “es una buena prueba de concepto”, dice John Kheir, MD, médico de la Unidad de Cuidados Intensivos Cardíacos del Boston Children’s Hospital que dirige el trabajo. en el nuevo dispositivo.
En la actualidad, los pacientes que necesitan ayuda para respirar obtienen oxígeno a través de una cánula nasal, un ventilador o, en los casos más graves, por ECMO, una máquina que extrae la sangre de una persona para bombear dióxido de carbono y oxígeno antes de volver a introducirla. su cuerpo.
Si bien todos estos enfoques salvan vidas, los ventiladores pueden dañar los pulmones si se usan durante mucho tiempo, y ECMO tiene un alto riesgo de infección. Si los médicos pudieran poner oxígeno directamente en la sangre de un paciente a través de una vía intravenosa, podría reducir la necesidad de otras formas de administrar oxígeno o hacerlas más seguras.
En el futuro, Kheir y su equipo esperan que esta tecnología pueda ser una forma de brindar a los pacientes el oxígeno suficiente para seguir adelante. “Le da a los pacientes más tiempo y los hace más estables para someterse a ECMO”, dice, lo que puede demorar entre 15 minutos en los mejores hospitales y más de una hora en otros.
Cómo funciona: emulsión de oxígeno
Para preparar el oxígeno que se inyectará en el torrente sanguíneo, los investigadores lo colocaron en el dispositivo junto con un líquido que contenía fosfolípidos, un tipo de grasa que se encuentra en las membranas celulares.
El gas y el fluido se mueven a través de boquillas de tamaño decreciente para crear diminutas nanoburbujas de oxígeno con una capa de fosfolípidos, todas más pequeñas que un solo glóbulo rojo. Luego, la nueva emulsión, un líquido lleno de pequeñas burbujas, se inyecta en el torrente sanguíneo.
El empaquetamiento de fosfolípidos y el tamaño diminuto de las burbujas son fundamentales para administrar el oxígeno de manera segura.
No se puede simplemente inyectar oxígeno en el torrente sanguíneo directamente porque creará una burbuja de aire que podría bloquear un vaso sanguíneo, como sucede cuando los buzos se doblan después de regresar a la superficie demasiado rápido después de bucear, dice Peyman Benharash, MD, cirujano cardiaco y director del programa ECMO para adultos de la UCLA.
Con este nuevo enfoque de nanotecnología, “las bolas de oxígeno quedan atrapadas en la grasa y se liberan lentamente para evitar que se doblen”, dice.
La forma en que funciona la nueva tecnología “es muy sencilla, por lo que podría ser escalable”, dice Benharash.
Menos del 5% de los hospitales tienen máquinas ECMO, dice. Algo más fácil de usar, como esta tecnología, podría ofrecer oxígeno vital a más personas en lugares más remotos.
Si bien la terapia es interesante, dice Benharash, “de ninguna manera está lista para el horario de máxima audiencia o para su uso en pacientes”. Luego, dice, le gustaría ver cómo funciona el dispositivo en animales más grandes durante períodos de tiempo más largos.
A medida que los investigadores continúan trabajando en su dispositivo, dice Kheir, necesitan ampliarlo para proporcionar al menos 10 veces más oxígeno y hacerlo más confiable.
Fuentes
Actas de la Academia Nacional de Ciencias: “Un dispositivo de microfluidos para el suministro de oxígeno intravenoso bajo demanda en tiempo real”.
John Kheir, MD, médico, Unidad de Cuidados Intensivos Cardiacos, Boston Children’s Hospital; profesor de pediatría, Facultad de Medicina de Harvard.
Peyman Benharash, MD, cirujano cardíaco, profesor asociado de cirugía y bioingeniería, director, Programa ECMO para adultos, Universidad de California, Los Ángeles.