Nuovo polmone artificiale imita l’organo naturale ed usa normale aria invece di ossigeno

Un polmone artificiale costruito dai ricercatori Cleveland ha raggiunto l’efficienza simile a l’effettivo organo, utilizzando l’aria – e non l’ossigeno puro come gli attuali polmoni artificiali richiedono.

L’uso negli esseri umani è ancora lontano, ma per i malati di malattie polmonari (ben 200 milioni in tutto il mondo), il dispositivo è un passo importante verso la creazione di un polmone artificiale, facilmente trasportabile e impiantabile, ha dichiarato Joe Potkay, un assistente di ricerca in ingegneria elettrica e informatica alla Case Western Reserve University in USA. Potkay è l’autore principale dell’articolo che descrive il dispositivo nella rivista Lab on a Chip.

Gli scienziati hanno costruito il prototipo del dispositivo seguendo il modello del polmone naturale e hanno cercato di miniaturizzare l’apparechio. Il polmone artificiale viene riempito con la versione artificiale  dei vasi sanguigni, un materiale  traspirante in gomma, che si dirama fino a un diametro inferiore a un quarto del diametro del capello umano.

“Sulla base delle prestazioni del dispositivo attuale, si stima che una unità che potrebbe essere utilizzata per l’uomo sarebbe di circa 12 cm x 12 cm x 8 cm di altezza, pari a circa il volume del polmone umano. Inoltre, il dispositivo potrebbe essere guidato dal cuore e non richiederebbe una pompa meccanica,” ha detto Potkay.

Gli attuali sistemi di respirazione artificiale richiedono grosse bombole di ossigeno, che limitano la loro portabilità. A causa del loro inefficiente scambio di ossigeno, possono essere utilizzati solo su pazienti a riposo, e non attivi. E la durata del sistema si misura in giorni.

I ricercatori di Cleveland si sono invece focalizzati prima a migliorare l’efficienza e portabilità.

I ricercatori hanno prima costruito uno stampo con caratteristiche in miniatura e poi a strati in una gomma di silicone liquido che solidifica in capillari e alveoli artificiali, separati da canali d’aria e per il sangue da una membrana che permette la diffusione del gas.

Facendo i componenti sulla stessa scala del polmone naturale, il team è stato in grado di creare una grande superficie interna e un ottimo rapporto superficie-volume. I test con sangue di maiale mostrano che l’efficienza nello scambio di ossigeno è da tre a cinque volte superiore, il che permette loro di usare semplice aria invece di ossigeno puro come gas di ventilazione.

Squadra di Potkay sta ora collaborando con i ricercatori dei dipartimenti Case Western Reserve di ingegneria biomedica e ingegneria chimica per sviluppare un rivestimento per evitare intasamenti negli stretti capillari artificiali e sulle tecniche di costruzione necessarie per creare un polmone artificiale durevole e abbastanza grande per essere testato sui roditori con malattie polmonari.

Nel giro di un decennio il gruppo si aspetta di avere i polmoni artificiali umani già da essere utilizzati nei trial clinici su pazienti umani.

I ricercatori pensano anche alle possibili applicazioni, ad esempio nei pazienti che hanno subito un intervento ai polmoni, che potrebbero sfruttare i dispositivi consentendo ai loro polmoni malati a guarire, o forse impiantare uno di questi polmoni artificiali in casi gravi in attesa di un trapianto di polmone – un’attesa che dura, in media, più di un anno.