अपनी सभी रहस्यमय शक्तियों के लिए, दिल एक बहुत ही सरल चीज़ है। यह एक पंप है - रक्त में, रक्त बाहर। और इसने इसे कॉपी करना इतना मुश्किल नहीं बनाया है।
लेकिन फेफड़े एक और मामला है। कोई भी आपको कभी भी "अपने फेफड़ों का पालन करने" या "टूटे हुए फेफड़े" को देखने की सलाह नहीं देगा, जो एक शर्म की बात है। क्योंकि यह एक जटिल अंग है।
कुछ लोगों ने इसे विलियम फेडरस्पिल, बायोइंजीनियरिंग शोधकर्ता और पिट्सबर्ग विश्वविद्यालय के प्रोफेसर के रूप में भी समझा। पिछले 20 वर्षों से, वह एक कृत्रिम फेफड़े के डिजाइन पर काम कर रहे हैं। यह एक चुनौती है, वह जीतता है।
वे कहते हैं, "फेफड़े की विफलता वाले रोगियों के लिए तकनीक दिल की विफलता वाले लोगों के लिए प्रौद्योगिकी के पीछे है।" "यह एक बहुत ही सरल तथ्य के लिए नीचे आता है: यह एक छोटे से पंप को डिजाइन करना बहुत आसान है जो हृदय को प्रवाह दर पर रक्त पंप कर सकता है।
“लेकिन फेफड़े वायुमंडल और आपके फेफड़ों से बहने वाले रक्त के बीच गैस के आदान-प्रदान के लिए सिर्फ एक अविश्वसनीय अंग है। ऐसी कोई तकनीक नहीं है जो कभी भी मानव फेफड़ों के करीब आने में सक्षम हो। "
एक बैग में फेफड़े
उस ने कहा, Federspiel और उसकी अनुसंधान टीम करीब हो रही है। उन्होंने पहले से ही हेमोलुंग रेस्पिरेटरी असिस्ट सिस्टम (आरएएस) नामक एक उपकरण का आविष्कार किया है जो एक मरीज के रक्त से कार्बन डाइऑक्साइड को हटाने वाले "श्वसन डायलिसिस" के रूप में वर्णित करता है। यह एक पिट्सबर्ग स्टार्टअप फेडरस्पिल द्वारा निर्मित किया जा रहा है, जिसे अलंग टेक्नोलॉजीज कहा जाता है, और इस साल के अंत या 2018 की शुरुआत में अमेरिकी नैदानिक परीक्षणों में परीक्षण किया जा सकता है। यह पहले से ही यूरोप, कनाडा और ऑस्ट्रेलिया में उपयोग के लिए अनुमोदित है।
अब वे एक बहुत छोटे उपकरण पर आगे बढ़ रहे हैं, जिसके लिए उन्होंने एक पेटेंट के लिए आवेदन किया है, केवल यह एक व्यक्ति के रक्त में ऑक्सीजन के स्तर को बढ़ाने के लिए डिज़ाइन किया गया है। इसके अलावा, इस साल की शुरुआत में, शोधकर्ताओं ने बच्चों के लिए अपने कृत्रिम फेफड़े का एक संस्करण विकसित करने के लिए राष्ट्रीय स्वास्थ्य संस्थान (NIH) से $ 2.35 मिलियन का अनुदान प्राप्त किया।
सीधे शब्दों में कहें, Federspiel का नवीनतम शोध एक यांत्रिक फेफड़े को परिष्कृत करने पर केंद्रित है जो शरीर के बाहर कार्य करता है, लेकिन यह एक बैकपैक या पिस्तौलदान के अंदर ले जाने के लिए काफी छोटा है। यह रोगी के वेना कावा से जुड़ा होगा - हृदय में रक्त ले जाने वाली एक बड़ी नस - एक प्रवेशनी, या ट्यूब के माध्यम से, गले में गले की नस में डाली जाती है। वह या वह अभी भी एक पोर्टेबल टैंक से ऑक्सीजन साँस लेने की आवश्यकता होगी।
यह, Federspiel नोट, व्यक्ति को बिस्तर में सीमित होने के बजाय अस्पताल में अधिक मोबाइल रखने की अनुमति देगा। यह महत्वपूर्ण है, क्योंकि यदि मरीज इधर-उधर नहीं जा सकते हैं, तो उनकी मांसपेशियां कमजोर हो जाती हैं, और फेफड़ों के गंभीर संक्रमण से उबरने की उनकी संभावना कम हो जाती है। डिवाइस को फेफड़े के प्रत्यारोपण के लिए इंतजार कर रहे रोगियों के लिए विशेष रूप से फायदेमंद माना जाता है, जैसे कि सिस्टिक फाइब्रोसिस वाले लोग।
"हम अभी इरादा नहीं कर रहे हैं कि वे इन प्रणालियों में से एक के साथ अस्पताल छोड़ने में सक्षम होंगे, " वे कहते हैं, "लेकिन कम से कम अस्पताल के भीतर, वे उठने और चारों ओर चलने में सक्षम होंगे।"
थक्के का अभिशाप
मानव फेफड़ों को फिर से बनाने में अन्य हालिया सफलताएं मिली हैं। पिछले साल, न्यू मैक्सिको में लॉस अलामोस नेशनल लेबोरेटरी के वैज्ञानिकों ने घोषणा की कि उन्होंने पॉलिमर से बना एक लघु उपकरण बनाया है जो फेफड़े की तरह काम करता है, और परीक्षण उद्देश्यों के लिए दवाओं, विषाक्त पदार्थों और अन्य पर्यावरणीय तत्वों की प्रतिक्रिया की नकल करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।
चेक गणराज्य में, ब्रनो यूनिवर्सिटी ऑफ टेक्नोलॉजी के वैज्ञानिकों ने कहा कि उन्होंने फेफड़े का एक 3 डी-मुद्रित संस्करण विकसित किया है जो अस्थमा और अन्य पुरानी फुफ्फुसीय समस्याओं जैसी स्थितियों का अनुकरण कर सकता है, और यह डॉक्टरों को अधिक सटीकता लाने में सक्षम करेगा कि वे कैसे फेफड़ों की स्थिति का इलाज करें।
हालांकि, उन दोनों परियोजनाओं का उद्देश्य शोधकर्ताओं को स्थितियों और उपचारों के बारे में अधिक जानने में मदद करना है, जबकि फेडरस्पिल के शोध के साथ-साथ कार्नेगी मेलन विश्वविद्यालय में पिट्सबर्ग में आस-पास किए जा रहे इसी तरह के काम की वजह से रोगियों को उनके दीर्घकालिक रोगनिदान में मदद करने की ओर अधिक ध्यान दिया जाता है। ।
नया उपकरण-जिसे रक्त ऑक्सीजन के स्तर को बढ़ाने के लिए डिज़ाइन किया गया है - को कार्बन डाइऑक्साइड को कम करने वाली मशीन की तुलना में भारी रक्त प्रवाह का समर्थन करना होगा। इसलिए, जैसा कि फेडरस्पिल बताते हैं, यह सामना करने की चुनौती का सामना करता है जो अक्सर रक्त के साथ होता है जब यह एक मानव निर्मित सतह पर बहता है - यह थक्के।
यह सब परिष्कृत गैस विनिमय के साथ करना है जो कि फेफड़े के कार्य के लिए महत्वपूर्ण है, और यह कैसे डिवाइस में नकल की जाती है। "गैस एक्सचेंज यूनिट [डिवाइस में] एक बड़ी संख्या में बहुलक ट्यूबों से बना है जो एक मानव बाल की मोटाई के बारे में दो बार हैं, " वे बताते हैं। “वे गैस के लिए पारगम्य हैं, इसलिए जब इन ट्यूबों के बाहर खून बह रहा है, तो हम ट्यूबों के अंदर से 100 प्रतिशत ऑक्सीजन चलाते हैं। ऑक्सीजन रक्त में फैलता है और कार्बन डाइऑक्साइड उपकरण से बहती हुई गैस की धारा में रक्त में चला जाता है। "
समस्या यह है कि गुजरने वाला रक्त अपेक्षाकृत बड़ी कृत्रिम सतह के संपर्क में आता है, जिससे यह संभावना बढ़ जाती है कि थक्के बनेंगे। यह एक बड़ा कारण है कि इस बिंदु पर यथार्थवादी नहीं है कि रोगी के शरीर के अंदर इस तरह के फेफड़ों के उपकरणों को आरोपित करने पर विचार करें। उन्हें हर कुछ महीनों में बदलने की आवश्यकता होगी।
फेडरस्पिल का कहना है कि हाल ही में उनकी टीम बिना किसी समस्या के पांच दिनों तक भेड़ पर नए उपकरण का परीक्षण करने में सक्षम थी। भेड़ का उपयोग किया जाता है क्योंकि उनकी हृदय प्रणाली मनुष्यों के समान हैं '। लेकिन वह और उनकी टीम एक कंपनी के साथ विशेष कोटिंग्स विकसित करने के लिए काम कर रहे हैं, जो उन्हें उम्मीद है कि थक्के को कम कर देगा। यह भी डॉक्टरों को एंटी-जमावट दवाओं के स्तर को काफी कम करने की अनुमति देगा जो रोगियों को लेने की आवश्यकता होगी।
अगला कदम, वे कहते हैं, एक 30-दिवसीय पशु परीक्षण है जो कि कोटिंग के साथ और इसके बिना दोनों उपकरणों के परिणामों की तुलना करेगा। उनका अनुमान है कि मानव नैदानिक परीक्षण अभी भी चार से पांच साल दूर हो सकते हैं।
लेकिन फेडरस्पिल की ऐसी डिवाइस बनाने की जानबूझकर गति को बाधित नहीं किया गया है जो मानव फेफड़े के साथ-साथ काम करता है। वह अच्छी तरह से जानते हैं कि मांग कैसे हो सकती है।
"एक कृत्रिम फेफड़े को अभी भी मानव फेफड़े की तरह कार्य करना है, " वे कहते हैं। "जब मैं इस पर बात करता हूं, तो पहली बात मैं कहता हूं कि फेफड़ा एक अविश्वसनीय अंग है।"
