Paru-paru buatan mencapai efisiensi mirip dengan organ asli

Bekerja perangkat kecil dengan udara, oksigen murni tidak diperlukan

Sebuah paru-paru buatan yang dibangun oleh para peneliti di Cleveland telah mencapai efisiensi mirip dengan organ asli, menggunakan udara - tidak oksigen murni sebagai buatan manusia saat ini membutuhkan paru-paru - untuk sumber dari elemen penting.

Digunakan pada manusia masih tahun lagi, tapi untuk 200 juta penderita penyakit paru-paru di seluruh dunia, perangkat adalah langkah besar menuju penciptaan paru-paru buatan mudah dibawa dan implan, kata Joe Potkay, seorang asisten peneliti profesor di bidang teknik listrik dan ilmu komputer di Case Western Reserve University. Potkay adalah penulis utama dari kertas menggambarkan perangkat dan penelitian, dalam jurnal Lab pada Chip.

Para ilmuwan membangun perangkat prototipe dengan mengikuti desain paru-paru alam dan dimensi kecil. Paru-paru buatan diisi dengan versi karet silikon bernapas pembuluh darah yang cabang ke diameter kurang dari seperempat diameter rambut manusia.

"Berdasarkan kinerja perangkat saat ini, kami memperkirakan bahwa sebuah unit yang dapat digunakan pada manusia akan menjadi sekitar 6 inci dengan 6 inci dengan 4 inci tinggi, atau sekitar volume paru-paru manusia. Selain itu, perangkat tersebut dapat didorong oleh jantung dan tidak membutuhkan sebuah pompa mekanik, "kata Potkay.

Saat ini sistem paru-paru buatan membutuhkan tangki yang berat oksigen, membatasi portabilitas mereka. Karena pertukaran oksigen tidak efisien mereka, mereka dapat digunakan hanya pada pasien saat istirahat, dan tidak saat aktif. Dan, seumur hidup sistem ini diukur dalam hari.

Para peneliti Cleveland berfokus pertama pada peningkatan efisiensi dan portabilitas.

Potkay, yang mengkhususkan diri dalam mikro dan nano-teknologi, bekerja dengan Brian Cmolik, MD, asisten profesor klinis di Case Cadangan Sekolah Kedokteran Barat dan peneliti di Pusat Teknologi platform Advanced dan departemen Bedah Jantung di Louis Stokes Cleveland VA Medical Pusat. Michael Magnetta dan Abigail Vinson, insinyur biomedis dan mahasiswa tahun ketiga di Case Western Reserve University School of Medicine, bergabung dengan tim dan membantu mengembangkan prototipe selama dua tahun terakhir.

Para peneliti pertama kali dibangun dengan fitur cetakan miniatur dan kemudian berlapis-lapis di karet silikon cair yang memadat menjadi kapiler artifisial dan alveoli, dan memisahkan saluran udara dan darah dengan membran difusi gas.

Dengan membuat bagian pada skala yang sama dengan paru-paru alam, tim mampu menciptakan rasio permukaan area-to-volume yang sangat besar dan mengecilkan jarak untuk difusi gas dibandingkan dengan keadaan saat ini seni. Tes menggunakan babi darah menunjukkan efisiensi pertukaran oksigen adalah tiga sampai lima kali lebih baik, yang memungkinkan mereka untuk menggunakan udara biasa, bukan oksigen murni sebagai ventilasi gas.

Tim Potkay ini sekarang bekerja sama dengan peneliti dari departemen Case Western Reserve teknik biomedis, dan teknik kimia untuk mengembangkan lapisan untuk mencegah penyumbatan di pembuluh kapiler artifisial yang sempit dan teknik konstruksi yang dibutuhkan untuk membangun paru-paru buatan tahan lama cukup besar untuk menguji pada hewan model paru-paru penyakit.

Dalam satu dekade, kelompok mengharapkan untuk memiliki berskala manusia paru-paru buatan digunakan dalam uji klinis.

Mereka membayangkan pasien akan memasuki perangkat sementara memungkinkan paru-paru mereka sendiri untuk menyembuhkan sakit, atau mungkin implan satu sebagai jembatan sambil menunggu transplantasi paru-paru - menunggu yang berlangsung, rata-rata, lebih dari setahun.

Sumber: Case Western Reserve University

Advertisement