Umělé plíce z Brna jsou novým standardem pro evropské pokusy

V rámci evropského projektu SimInhale, na němž se podílejí univerzity, výzkumná pracoviště a farmaceutické firmy z 24 zemí, zabodovali vědci z Fakulty strojního inženýrství VUT v Brně. Jejich model plic je z hlediska výzkumu proudění nejdokonalejší na světě a není proto divu, že si jej odborníci na vývoj nových inhalovatelných léčiv vybrali jako referenční, což znamená, že bude evropským standardem pro testování a experimenty.

„Lidské plíce mají 23 párů větvení. Náš model je nejrozsáhlejší, protože sleduje proudění aerosolů až do sedmé generace větvení, zatímco ostatní modely plic zasahují maximálně do třetí nebo čtvrté generace,“ vysvětlil přednost brněnského modelu František Lízal z Odboru termomechaniky a techniky prostředí. Umělé plíce jsou přesnou kopií horních cest dýchacích v poměru 1:1. Na FSI VUT je vyvíjí tým Miroslava Jíchy už devět let. Za tu dobu posbíral tři patenty, ten poslední letos v létě. „Získali jsme patent pro simulátor dýchání, který umožňuje napodobit nádech a výdech do jednotlivých laloků. Těch je v plicích celkem pět a my můžeme simulovat jednotlivé laloky nezávisle na sobě. Takže pokud má pacient nějaké onemocnění spodních laloků, nebo některé z nich mají menší kapacitu, můžeme nasimulovat i tyto individuální podmínky,“ doplnil Lízal. Přístroj tak dokáže napodobit dýchání člověka s astmatem, CHOPN – chronickou obstrukční plicní nemocí nebo jiným zdravotním problémem.

Výzkumníci z celého světa doteď testovali inhalovatelná léčiva prostřednictvím tzv. kaskádových impaktorů, které ovšem připomínají lidské plíce jen velmi vzdáleně. Brněnské umělé plíce jsou naopak velmi reálnou napodobeninou. „Kolegové ze Spojených států před lety získali plíce mrtvého pacienta, které napustili pryskyřicí a samotnou tkáň rozpustili. Tuto předlohu pak nasnímali ve vysokém rozlišení a souřadnice plic publikovali v odborném článku. Kolegové z FIT díky souřadnicím model digitalizovali a my jej od té doby používáme a rozvíjíme,“ vysvětlil vedoucí týmu Miroslav Jícha.

Původní model zahrnoval pouze tzv. digitální geometrii plic a nezahrnoval nosní a ústní dutinu. Díky 3D tisku a dalším technologiím se později podařilo připojit k umělým plicím ústní dutinu, ta nosní je v tiskárně právě teď. Výzkum proudění aerosolů v dýchacích cestách tak bude zase o něco přesnější.

„Léčba na míru každého pacienta je velké medicínské téma, a to i v případě inhalovatelných léčiv, která byla doteď určená jen pro pacienty s onemocněním plic. Ukazuje se, že inhalace účinných látek je pro pacienty pohodlnější. Jednou by tak mohli například pacienti s cukrovkou přijímat inzulín inhalátorem, místo injekčně,“ uzavřel Lízal.

Výzkum je součástí projektu SimInhale (COST Action MP1404) a byl podpořen z programu Horizont 2020.