«Оксид азота используется для лечения около 35 000 госпитализированных пациентов в США каждый год — в основном взрослых с легочной гипертензией и младенцев с состоянием, называемым стойкой легочной гипертензией новорожденных (PPHN)», — говорит Уоррен М. Запол, доктор медицины, директор MGH. Центр анестезии для интенсивной терапии и заслуженный руководитель отделения анестезии и интенсивной терапии больницы, старший автор отчета по научной трансляционной медицине. «Но терапия NO очень дорога — здесь, в MGH, пятидневное лечение новорожденного с PPHN стоит около 14 000 долларов — и в нынешних системах используется газ, доставляемый в тяжелых резервуарах, что делает амбулаторное лечение непрактичным. Наша новая система может экономично производить NO из азота. и кислород в воздухе, используя только небольшое количество электроэнергии. Это устройство могло бы позволить испытания NO для лечения пациентов с хроническими заболеваниями легких и некоторыми видами сердечной недостаточности, а также сделало бы терапию NO доступной в тех частях мира, где нет ресурсы, которые требуются в настоящее время ".
Не путать с закисью азота анестезирующим газом, окись азота долгое время считалась только токсичным загрязняющим газом. Но в середине 1980-х годов три американских исследователя обнаружили, что это передающая сигнал молекула, которая естественным образом используется легочной, сердечной и другими системами, открытие, получившее Нобелевскую премию 1998 года.
Среди его многих функций, NO расслабляет мышцы, окружающие кровеносные сосуды, что снижает кровяное давление — свойство, которое побудило Запола и его коллег исследовать его использование для лечения гипертонии в сосудах, снабжающих легкие. Их открытие, что вдыхание NO избирательно расслабляет легочные сосуды, не вызывая системного падения артериального давления, привело к одобрению FDA терапии в 1999 году для лечения PPHN и других заболеваний легких у новорожденных.
В 2003 году Запол и его бывший научный сотрудник Клас Фростелл, доктор медицинских наук, получили награду «Изобретатель года» от Ассоциации владельцев интеллектуальной собственности за разработку системы для безопасной доставки вдыхаемого NO.После одобрения FDA NO подавался в больницы в больших резервуарах со сжатым газом и вводился через громоздкие и сложные устройства доставки обученными респираторными терапевтами. Однако в 1992 году Запол и MGH получили патент на систему, которую его команда разработала для производства NO, который естественным образом может вырабатываться молниями, из воздуха с помощью электрической искры.
Хотя открытие было лицензировано двумя медицинскими и промышленными газовыми компаниями, технология так и не была разработана, возможно, потому, что использование вдыхаемого NO в медицине только начинало восприниматься. Кроме того, система, первоначально изобретенная группой MGH, все еще была слишком большой для использования в амбулаторных условиях. Растущее терапевтическое использование NO наряду с технологическими достижениями, включая доступность миниатюрных электронных схем, позволили группе MGH разработать систему, описанную в текущем отчете.
Исследователи спроектировали и построили два прототипа системы: в одной генератор NO представляет собой отдельную "автономную" систему, непрерывно генерирующую газ, который подается в систему вентиляции по трубопроводу; вторая «встроенная» система включена в систему вентиляции таким образом, чтобы синхронизировать образование NO во время вдоха с импульсной доставкой кислорода и других вдыхаемых газов, уменьшая потери NO во время выдоха. Поскольку при образовании NO с помощью электрической искры могут образовываться токсичные газы, диоксид азота и озон, а также металлические фрагменты из электрода, обе системы используют гидроксид кальция и воздушные фильтры для поглощения и удаления этих побочных продуктов.Серия экспериментов помогла команде определить лучший металл для электрода, которым, как было установлено, является иридий, а также оптимальное время и количество электрических искр. Тестирование на животной модели показало, что электрически генерируемый NO, продуцируемый обеими системами, был так же эффективен, как газ, доставляемый в резервуар, в облегчении легочной гипертензии.
Хотя газовая смесь, содержащая 50 процентов кислорода, вырабатывала самые высокие уровни NO, количество, произведенное из окружающего воздуха, было достаточным для терапевтического использования. Обе системы продолжали обеспечивать терапевтические уровни NO в течение до 10 дней, а последующие эксперименты с встроенной системой, не включенной в эту статью, продолжались до 28 дней. Нет причин полагать, что система не может стабильно производить NO в течение еще более длительных периодов времени, отмечает Запол, профессор анестезии Реджинальда Дженни в Гарвардской медицинской школе.«Удивительно, как долго эта система продолжает давать НЕТ», — говорит он. «Как только мы покажем, что его можно безопасно использовать у людей с легочной гипертензией — и в настоящее время у нас будут клинические испытания, — мы сможем проводить исследования вдыхаемого NO, доставляемого в амбулаторных условиях, в том числе дома у пациентов, для лечения хронической легочной гипертензии, правосторонней сердечной недостаточности и хронической обструктивной болезни легких ».
Ричард Ченник, доктор медицины, директор программы MGH по легочной гипертензии, говорит: «Этот прогресс имеет большой потенциал для наших пациентов. Если будет доказано, что он безопасен и эффективен, электрически генерируемая NO-терапия значительно повысит нашу способность лечить многие формы легочной гипертензии». Марк Семигран, доктор медицины, медицинский директор Службы сердечной недостаточности и трансплантации сердца MGH, добавляет: «Возможность безопасно вводить вдыхаемый NO хронически пациентам с сердечной недостаточностью может улучшить жизнь многих из миллионов пациентов с вторичной легочной гипертензией».
Оба врача сотрудничают с исследовательской группой Запола, хотя и не являются соавторами настоящего исследования.