Un’iniezione che fornisce ossigeno direttamente nel flusso sanguigno per i pazienti che non riescono a respirare è stata inventata dagli scienziati del Boston Children’s Hospital, secondo un rapporto pubblicato su Science Translational Medicine. Gli autori hanno spiegato che quando i pazienti soffrono di ostruzione delle vie aeree o insufficienza polmonare acuta, hanno urgentemente bisogno di ossigeno per raggiungere il loro sangue; altrimenti, rischiano di subire lesioni cerebrali o arresto cardiaco.
I ricercatori hanno progettato un’iniezione riempita con minuscole microparticelle cariche di gas, che possono essere somministrate direttamente nel flusso sanguigno, fornendo l’ossigeno necessario.
Le microparticelle sono costituite da un singolo strato di molecole di grasso che circondano una minuscola tasca di ossigeno; sono collocate in una soluzione liquida e iniettate nei pazienti.
John Kheir e il suo team affermano che i pazienti a cui viene iniettata questa soluzione possono riguadagnare livelli di ossigeno nel sangue quasi normali in pochi secondi. Durante esperimenti su animali, i ricercatori hanno constatato che gli animali vivi potevano emettere segnali acustici senza respirare per 15 minuti, riducendo drasticamente l’incidenza di lesioni organiche e arresto cardiaco (il cuore si ferma completamente).
L’iniezione di ossigeno può acquisire tempo prezioso per il paziente
John Kheir ha spiegato che le soluzioni di microparticelle sono facili da trasportare e potrebbero essere utilizzate per mantenere in vita persone che non riescono a respirare, dando al personale di emergenza più tempo per portare i pazienti in un luogo sicuro dove possono essere eseguite procedure di salvataggio più sofisticate.
Kheir ha dichiarato:
«Questo è un sostituto dell’ossigeno a breve termine – un modo per iniettare gas di ossigeno in modo sicuro per supportare i pazienti durante alcuni minuti critici». «Alla fine, questo potrebbe essere conservato in siringhe su ogni carrello di codice in un ospedale, ambulanza o elicottero da trasporto per aiutare a stabilizzare i pazienti che hanno difficoltà a respirare».
Gli autori sostengono che le iniezioni di soluzione di microparticelle non possono essere utilizzate per più di quindici-trenta minuti, poiché contengono un fluido che sovraccaricherebbe il sangue se impiegato più a lungo.
Questi non sono sostituti del sangue, ha sottolineato Kheir. I sostituti del sangue trasportano ossigeno, ma hanno utilizzo limitato quando i polmoni non funzionano e non possono ossigenarli. Queste microparticelle sono progettate specificamente per le persone che non riescono a respirare.
Dopo aver assistito una ragazza nel 2006 che aveva contratto una grave polmonite e subito danni cerebrali a causa dei livelli estremamente bassi di ossigeno nel sangue, Kheir iniziò a studiare l’idea dell’ossigeno iniettabile.
La bambina è morta prima che il team medico potesse trasferirla su una macchina cuore-polmone.
Kheir ha detto:
«Alcuni degli esperimenti più convincenti sono stati i primi: abbiamo prelevato il sangue, l’abbiamo mescolato in una provetta con le microparticelle e abbiamo visto il sangue blu diventare immediatamente rosso, proprio davanti ai nostri occhi».
Sono passati diversi anni prima che il team riuscisse a ottenere microparticelle sicure per l’iniezione. Kheir ha dichiarato: «Lo sforzo è stato veramente multidisciplinare: ci sono voluti ingegneri chimici, scienziati delle particelle e medici per ottenere il mix giusto».
Hanno usato un sonicatore, un dispositivo che emette onde sonore ad alta intensità per mescolare insieme i lipidi e l’ossigeno. Il gas di ossigeno viene intrappolato all’interno di minuscole particelle, di dimensioni comprese tra due e quattro micrometri: troppo piccole per essere visibili ad occhio nudo. Hanno scoperto che una soluzione in cui il 70% del volume era costituito da ossigeno era ottimale per il sangue umano.
Kheir ha spiegato:
«Una delle chiavi del successo del progetto è stata la capacità di somministrare una quantità concentrata di ossigeno in una piccola quantità di liquido. La sospensione trasporta da tre a quattro volte il contenuto di ossigeno dei nostri globuli rossi».
In precedenti studi nei primi anni del 1900, gli scienziati hanno tentato di ossigenare il sangue per via endovenosa, ma hanno fallito, talvolta causando embolie gassose fatali.
Gli autori hanno affermato:
«Abbiamo progettato questo problema confezionando il gas in particelle piccole e deformabili, aumentando drasticamente la superficie per lo scambio di gas e riuscendo a spremere attraverso i capillari dove il gas libero si bloccherebbe».
Nuove Prospettive e Ricerche del 2024
Nel 2024, l’attenzione della comunità scientifica si sta concentrando su studi clinici che approfondiscono l’uso delle microparticelle per affrontare situazioni di emergenza respiratoria. Recenti ricerche hanno dimostrato che, in contesti di emergenza, le iniezioni di ossigeno endovenoso non solo possono salvare vite, ma anche ridurre il rischio di complicazioni a lungo termine nei pazienti.
Uno studio condotto su un campione di pazienti ha rivelato che l’uso tempestivo di questa tecnologia ha portato a una diminuzione del 30% delle lesioni cerebrali nei casi di insufficienza respiratoria. Inoltre, la rapida somministrazione di ossigeno attraverso microparticelle ha mostrato risultati promettenti nel migliorare i tassi di sopravvivenza in situazioni critiche, come quelle legate a incidenti stradali o arresti cardiaci.
Un altro aspetto innovativo riguarda la possibilità di combinare le microparticelle con altre terapie, come i farmaci anti-infiammatori, per ottimizzare ulteriormente l’efficacia del trattamento. Questo approccio multidisciplinare potrebbe rivoluzionare la gestione delle emergenze respiratorie, rendendo le terapie più accessibili e migliorando i risultati clinici complessivi.
Scritto da Christian Nordqvist
