Extrakorporale Membranoxygenierung

Temporär kann die Funktion einer geschädigten Lunge durch den Einsatz sogenannter extrakorporaler Membranoxygenatoren (ECMO) unterstützt werden. Diese ECMO´s bestehen aus einem engmaschigen Netz von Hohlfasermembranen, in denen ein Sauerstoff-Gasgemisch fließt. An der Außenseite dieser Hohlfasern strömt das Patientenblut vorbei, wodurch es durch Diffusion anschließend oxygeniert und decarboxyliert wird. Allerdings ist die klinische Einsatzdauer auf wenige Wochen limitiert, denn bereits nach wenigen Tagen kommt es auf der Membranoberfläche zu einer gesteigerten Thrombozytenadhäsion, sowie zur Ablagerung von Fibrinaggregaten, die letztlich zum Funktionsverlust der ECMO führen. Nicht selten wird auch die Bildung eines bakteriellen Biofilms auf diesen Oberflächen beobachtet. Es kommt zur Aktivierung des Komplementsystems mit anschließender Leukozytenadhäsion und Sekretion inflammatorischer Mediatoren, die eine lebensbedrohliche Sepsis verursachen können.

Diese Tatsachen verdeutlichen den dringenden Bedarf der Entwicklung eines dauerhaft einsetzbaren Lungenersatzverfahrens, welches das Ziel der Arbeitsgruppe um Professor A. Haverich ist.

Basierend auf dem Funktionsprinzip kommerziell erhältlicher ECMO-Systeme soll hierfür eine vollständig intrakorporal implantierbare, biologisch kompatible Biohybridlunge entwickelt werden.

Initial soll einerseits die Blutverträglichkeit der Gasaustauschmembranen  und andererseits deren Widerstandsfähigkeit hinsichtlich der Biofilmbildung verbessert werden.  Hierzu wird die blutkontaktierende Seite der Hohlfasermembranen mit einem endothelialen Monolayer besiedelt. Neben der physiologischen anti-thrombogenen Funktion  der Endothelzellen sollen diese auch die Anbindung von Proteinen und Bakterien verhindern, um somit präventiv der Biofilmentwicklung entgegenzuwirken.