RenOx - Kombinierte Lungen- und Nierenunterstützung in einem neuartigen, hochintegrierten Gerät für eine patientenindividuelle Lungenersatztherapie

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professorin Dr.-Ing. Jutta Arens; Dr. Michael Neidlin; Dr. Bettina Wiegmann
• Fachliche Zuordnung: Medizinische Physik, Biomedizinische Technik
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 447746988

Der Lungen-Nieren-Crosstalk ist ein entscheidender Aspekt für die Entwicklung einer individualisierten implantierbaren Lunge, und akutes Nierenversagen ist eine häufige Komplikation von Patienten mit akuten und chronischen Lungenverletzungen, die mit hoher Morbidität und Mortalität einhergeht. Patienten, die sich einer extrakorporalen Membranoxygenierung (ECMO) zur Behandlung von akuten oder chronischen Lungenerkrankungen unterziehen, benötigen eine detaillierte Beobachtung der Nierenfunktion, da sie das höchste Risiko für ein akutes Nierenversagen und eine massive Volumenüberlastung haben.Bisher werden die Hämofiltration (Nierenfunktion) und die Membranoxygenierung (Lungenfunktion) mit getrennten Geräten durchgeführt, was zu hohen Infektionsrisiken, Thrombenbildung an den Fremdoberflächen und vielen anderen Fehlerquellen durch redundante Kanülen und Schläuche führt. Daher besteht ein großer Bedarf an der Entwicklung einer kombinierten Lungen- und Nierenunterstützung in einem Gerät.Im Rahmen des Projekts wird eine Lösung für die gleichzeitige Lungen- und Nierenunterstützung entwickelt und in silico, in vitro und in vivo getestet. Zunächst werden die Bedürfnisse der ECMO-Patienten aus klinischen Daten ermittelt, wobei der Schwerpunkt auf dem Flüssigkeitsmanagement und der Nierenfunktion liegt. Anschließend werden modernste Ansätze in der Geräteentwicklung und herstellung verwendet, um einen Prototyp für umfassende In-vitro-Tests zu entwerfen. Schließlich wird der entwickelte Prototyp im Sinne einer Machbarkeitsstudie in vivo getestet. Parallel dazu wird ein numerisches Rahmenwerk entwickelt, das die Hämodynamik, den Gas- und Massentransfer innerhalb eines "virtuellen Patienten" auf der Grundlage klinischer Daten beschreibt, um mechanistische Einblicke in die gleichzeitige Lungen- und Nierenunterstützungstherapie zu erhalten.Das vorgeschlagene Projekt nutzt eine innovative Kombination aus klinischer Datenanalyse, In-vitro- und In-silico-basierter Gerätekonstruktion und -entwicklung und Tierversuchen, um Lösungen für eine Komplikation mit großen medizinischen, sozialen und wirtschaftlichen Auswirkungen zu finden. Darüber hinaus berücksichtigt es den Lungen-Nieren-Crosstalk und bietet neue experimentelle und rechnerische Methoden, um die zugrunde liegenden Mechanismen besser zu verstehen und den Weg zu einer implantierbaren künstlichen Lunge zu ebnen.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 2014: Auf dem Weg zur implantierbaren Lunge
• Internationaler Bezug: Niederlande