Frühchen mit Sauerstoffmangel und Atemnot werden künstlich beatmet. Künstliches Surfactant soll dabei homogen und effektiv die Lunge entfalten helfen.
Frühchen, die vor Abschluss der Lungenreife auf die Welt kommen, leiden oftmals an einem Mangel an der Substanz Surfactant, die zur Entfaltung der Lunge benötigt wird. Frühchen sind weiters besonders anfällig für Erkrankungen des Atemorgans, die inhalativ behandelt werden müssen.
Doch die zur Verfügung stehenden Inhalationssysteme sind nicht an die Bedürfnisse von Frühchen und Neugeborenen angepasst. Forscher des Fraunhofer ITEM entwickelte nun gemeinsam mit Partnern ein System, mit dem sich Medikamente in Form von Aerosolen effizient und atemgetriggert verabreichen lassen. Dies ermöglicht eine kürzere Therapiedauer, die die kleinen Körper weniger belastet.
Komplikationen bei Frühchen
Weltweit werden etwa 15 Millionen Babys jährlich zu früh geboren, Tendenz steigend. Industrienationen sind von dieser Entwicklung nicht ausgenommen. In Deutschland liegt die Rate laut der Weltgesundheitsorganisation WHO bei 9,2 pro 100 Neugeborene.
Eine der am häufigsten auftretenden Komplikationen bei Frühchen ist die Bronchopulmonale Dysplasie. Grundsätzlich wird diese chronische Lungenerkrankung oftmals durch die notwendige künstliche Beatmung ausgelöst. Denn da auch das Immunsystem der Frühchen nicht ausgereift ist, haben diese Neugeborenen zudem ein erhöhtes Infektionsrisiko.
Speziell angepasste Inhalationssysteme
Tatsächlich werden Lungeninfektionen am besten mit Medikamenten zum Inhalieren behandelt. Speziell an die Bedürfnisse von Neugeborenen und Frühchen angepasste Inhalationssysteme sind jedoch nicht verfügbar. Grundsätzlich sind entsprechende Technologien aufgrund der spezifischen Atemeigenschaften der Frühchen sehr anspruchsvoll. Denn sie zeigen charakteristische Merkmale wie eine hohe Atemfrequenz von 40 bis über 60 Atemstöße pro Minute sowie kurze Inhalationsperioden von 0,25 bis 0,4 Sekunden. Hinzu kommt, dass die neonatale Lunge nur kleine Atemzugvolumen aufweist. Die inhalative Behandlung wird dadurch zusätzlich erschwert.
Daher entwickeln Forscher des Fraunhofer-Instituts für Toxikologie und Experimentelle Medizin ITEM in Hannover gemeinsam mit Partnern aus Industrie und Forschung ein neues Inhalationssystem, das eine effiziente und schonende inhalative Therapie von Frühchen ermöglicht.
Sensorfolie für die Atmungsüberwachung bei Frühgeborenen
Das neuartige Inhalationssystem kombiniert zwei Technologien: Ein Nasenstecker (nasaler Prong) mit Miniaturaerosolventil wird direkt an der Nase des Frühchens angebracht. Das Aerosolventil mit einer Reaktionszeit im Bereich von wenigen Millisekunden erlaubt die schnelle und gezielte Freisetzung des Wirkstoffs.
Der Nasenstecker ist mit einer Sensorfolie gekoppelt. Auf die Bauchdecke des Frühchens aufgelegt erfasst diese flexible Matrix mit Dehnungssensoren die Kontraktionen des Oberbauchs und misst so den exakten Zeitpunkt, an dem das Baby einatmet. Für die präzise Aerosolfreigabe steuert das Messsignal das Mikroventil über einen intelligenten Algorithmus an.
Atemgetriggerte Applikation von Surfactant
Das Expertenteam des Fraunhofer ITEM forscht zudem an Applikationssystemen für die inhalative Verabreichung von Trockenpulverformulierungen, beispielsweise um Frühchen mit Atemnotsyndrom zu therapieren. Das Syndrom tritt auf, wenn die nicht ausgereifte Lunge kein oder zu wenig Surfactant bildet. Ohne Surfactant, das die Oberflächenspannung in den Lungenbläschen herabsetzt, kann sich die Lunge nicht entfalten. Das Baby leidet an Sauerstoffmangel und Atemnot und muss künstlich beatmet werden. Üblicherweise wird aus Tierlungen gewonnenes Surfactant als Suspension in die Lunge gespült.
Das Problem: Diese sogenannte Instillation ist traumatisch und das als Suspension zugeführte Surfactant verteilt sich nicht so gleichmäßig im Atmungsorgan wie bei der Zuführung als Aerosol. Verabreicht man das Surfactant hingegen als befeuchtetes Trockenaerosol inhalativ, verteilt es sich homogener und wirkt besser.
Quelle: Forscher des Fraunhofer ITEM – https://www.fraunhofer.de
