להכניס את החמצן
ישירות לדם

פגיעה במערכת הנשימה עקב מחלה כמו קורונה (COVID-19), חבלה או כשל אחר בתפקוד הריאות עלולה לגרום להיפוקסמיה (hypoxemia), מצב שבו רמת החמצן בדם נמוכה מהרצוי. כשמצב כזה נמשך כמה דקות הוא עלול להוביל להיפוקסיה (hypoxia), מחסור בחמצן ברקמה אחת או יותר, להסב נזק מוחי ואפילו למוות. במקרים חמורים תידרש הנשמה והחמצון ייעשה מחוץ לגוף באמצעות מכשיר אקמו (ECMO) שמחליף את עבודת הריאות והלב מבחוץ. אך ההליך הזה מצריך צוות רפואי מיומן וכרוך בסיכונים רבים, כמו זיהומים או פגיעה מכנית בריאות, בייחוד בעת שימוש ממושך.

בתהליך הנשימה, חמצן נכנס מהריאות לזרם הדם ומגיע לכל תא ותא בגופנו, שם הוא משמש כקולט אלקטרונים בתהליך הנשימה התאית. במצב בריאות תקין, החמצן נמצא בשפע בזרם הדם. אולם קיימים מצבים רפואיים הכוללים כשל נשימתי, למשל תסמונת מצוקה נשימתית חריפה. במרבית המקרים, מקורה של התסמונת הוא דלקת ריאות או אלח דם. במקרים אחרים, חבלה באזור הפנים או חסימה של דרכי הנשימה עלולות להוביל לבצקת בריאות ולהגביל את יכולתן לקלוט חמצן באופן עצמאי.

לאחרונה פיתחו חוקרים מבית החולים לילדים בבוסטון ומבית הספר לרפואה באוניברסיטת הרווארד שיטה ניסיונית להכנסת חמצן ישירות לזרם הדם דרך הווריד. הטכניקה מבוססת על הפיכת מולקולות החמצן לחלקיקים מיקרוסקופיים שארוזים במעטפת שומנית ושחרור מבוקר שלהם בגוף החולה באמצעות עירוי.

מצבים שונים כגון דלקת ריאות, חסימה של דרכי האוויר או אלח דם עשויים להוביל לכשל נשימתי. אישה מחוברת למכשיר אקמו | Kiryl Lis, Shutterstock

הבועיות שנושאות את החמצן ישירות לזרם הדם

במכשיר שפיתחו החוקרים מוחדר החמצן תחילה לנוזל שמכיל מולקולות שומניות בשם פוספוליפידים, המשמשות גם כמרכיב מרכזי בקרום התא. לאחר מכן מוזרקת התערובת דרך סדרה של שלושה חרירים שנעשים יותר ויותר קטנים. בעקבות זאת מתקבלות בועיות של חמצן עטופות בציפוי שומני, בגודל ננומטרי (מיליארדית המטר), קטנות מתא דם אדום.

המעטפת השומנית חיונית משום שאם נזריק את החמצן ישירות לדם עלולות להיווצר בו בועות חמצן גדולות שיחסמו את כלי הדם. הציפוי העוטף את בועיות החמצן הקטנות מונע מהן להתמזג לבועות גדולות. את התמיסה המתקבלת מחדירים ישירות לדמו של החולה באמצעות עירוי, וכך מתאפשר שחרור איטי של החמצן במחזור הדם. השיטה מאפשרת גם לשלוט במינון החמצן, שהוא מרכיב מכריע בטיפול בחולים. כמו כן היא מפחיתה את החשש לרעילות, שכן מדובר במעטפת שאינה זרה לגוף האדם.

החוקרים השתמשו בתרומות דם מבני אדם ובדקו את יעילות השיטה על ידי מדידת ריווי החמצן בדם (סטורציה). רמת הריווי התקינה נעה בין 95 ל-100 אחוז ומשקפת את שיעור החמצן הקשור להמוגלובין, החלבון שנושא את החמצן בדם. ראשית הוזרמו לתוך הדם הגזים חנקן ופחמן דו-חמצני כדי לדמות מצב של היפוקסמיה. השימוש במכשיר הוביל לעלייה של 95-15 אחוז ברמות החמצן תוך דקות ספורות. השיטה טרם נוסתה על בני אדם - השפעתה נבחנה על חולדות, ונצפתה אצלן עלייה של 50-20 אחוז בריווי החמצן. יש להמשיך ולבדוק את השיטה גם על בעלי חיים גדולים יותר, אך בינתיים אומר הרופא ג'ון קייר (Kheir) מהיחידה לטיפול נמרץ לב בבית החולים לילדים בבוסטון כי "כרגע מדובר בהוכחת היתכנות לא רעה".

המטרה העיקרית של הטכנולוגיה היא לייצב את מצבם של הסובלים מבעיות נשימה לפני החיבור לאקמו, לספק תגבורת של חמצן לריאות פגועות וכך לצמצם את הסיכונים הכרוכים בשימוש במכונות הנשמה. כאמור, הזמן הוא גורם מכריע כשמדובר ברמה נמוכה של חמצן בדם. לכן, מתן פתרון מהיר וזמין עשוי להפחית את הסיכונים שבהמתנה לחיבור למכונת הנשמה. המתנה כזו עלולה להימשך כ-15 דקות במקרה הטוב ושעה במקרה הגרוע. אם הטכנולוגיה הפשוטה הזאת תימצא בטוחה גם לבני אדם, היא עשויה להציל חיי אדם בייחוד במקומות מרוחקים. חשיבותה גדולה במיוחד משום שבבתי חולים רבים ברחבי העולם מלאי מכשירי האקמו קטן מהנדרש, ובמצבים כמו מגפה עולמית, המחסור בהם יוצר צוואר בקבוק בטיפול בחולים הסובלים מבעיות במערכת הנשימה.