Weltweit werden etwa 15 Millionen Babys jährlich zu früh geboren, Tendenz steigend. 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 so genannte Bronchopulmonale Dysplasie, eine chronische Lungenerkrankung, die durch die oftmals notwendige künstliche Beatmung ausgelöst wird. Auch das Immunsystem der Frühchen ist nicht ausgereift, daher haben sie zudem ein erhöhtes Infektionsrisiko. Lungeninfektionen werden am besten mit Medikamenten zum Inhalieren behandelt.
Hohe Atemfrequenz und kurze Inhalation
Speziell an die Bedürfnisse von Neu- und Frühgeborenen angepasste Inhalationssysteme sind jedoch nicht verfügbar, entsprechende Technologien sind aufgrund der spezifischen Atemeigenschaften der Winzlinge sehr anspruchsvoll: Charakteristische Merkmale der kleinen Patienten sind eine hohe Atemfrequenz von 40 bis über 60 Atemstöße pro Minute und 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 Wissenschaftler 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 Frühgeborenen ermöglicht.
„Die inhalative Medikamentengabe bei Frühchen ist schwierig“, sagt Dr. Gerhard Pohlmann, Leiter des Bereichs „Translationale Medizintechnik“ am Fraunhofer ITEM. Die derzeitige kontinuierliche Zufuhr der Aerosole, also der Arzneimittel in Partikelform, in den Atemstrom sei nicht effizient. Zum einen gehe ein Großteil des teuren Medikaments aufgrund des Inhalations-Exhalations-Verhältnisses verloren und weise somit keinen medizinischen Nutzen auf. Zum anderen werde das Aerosol durch den Atemstrom, der durch das Beatmungsgerät fließt, sofort verdünnt.
Atemgetriggerte Zugabe direkt in die Nase
Die Projektpartner setzen mit ihrer neuen Entwicklung auf eine atemgetriggerte Zugabe direkt am Patienten, indem das Aerosol dem Frühchen direkt an der Nase und ausschließlich beim Einatmen verabreicht wird. „Somit ist erstmals eine hocheffiziente Medikamentengabe für Frühgeborene realisierbar. Die Wirkstoffmenge lässt sich reduzieren, die Therapiedauer verkürzen. Eine genaue Zeitsteuerung mit sehr kurzen Inhalationsboli erlaubt zudem die fokussierte Behandlung bestimmter Lungenregionen“, so Pohlmann.
Ein vergleichbares System eignet sich grundsätzlich auch für erwachsene Patienten, die täglich inhalativ therapiert werden müssen. Eine Verkürzung der Anwendungszeit kann deren Lebensqualität entscheidend verbessern.
In Tests mit Erwachsenen sowie in Versuchen mit Geräten, die die Atmung von Frühgeborenen simulieren, konnte eine Effizienzsteigerung von 60 % gegenüber herkömmlicher Inhalationstechnologie erreicht werden. Das komplette Inhalationssystem liegt derzeit als Demonstrator vor, bis zur Serienreife seien noch etwa drei bis fünf Jahre einzuplanen, so Pohlmann.
