Un oxigenador de membrana es un dispositivo que se utiliza para agregar oxígeno y eliminar dióxido de carbono de la sangre . Se puede utilizar de dos modos principales: imitar la función de los pulmones en la circulación extracorpórea (CPB) y oxigenar la sangre en un soporte vital a largo plazo, denominado oxigenación por membrana extracorpórea (ECMO). Un oxigenador de membrana consta de una fina membrana permeable a los gases que separa los flujos de sangre y gas en el circuito CPB; el oxígeno se difunde desde el lado del gas hacia la sangre y el dióxido de carbono se difunde desde la sangre hacia el gas para su eliminación.
La historia del oxigenador , o pulmón artificial, se remonta a 1885, con la primera demostración de un oxigenador de disco, en el que Von Frey y Gruber exponían la sangre a la atmósfera sobre discos giratorios. [1] Estos pioneros notaron los peligros de la sangre que fluye, la formación de espuma y la coagulación. En las décadas de 1920 y 1930 continuaron las investigaciones sobre el desarrollo de la oxigenación extracorpórea. Trabajando de forma independiente, Brukhonenko en la URSS y John Heysham Gibbon en Estados Unidos demostraron la viabilidad de la oxigenación extracorpórea. Brukhonenko utilizó pulmones de perro extirpados, mientras que Gibbon utilizó un oxigenador de tambor de contacto directo, que perfundía a los gatos durante hasta 25 minutos en la década de 1930. [2]
El trabajo pionero de Gibbon fue recompensado en mayo de 1953 con la primera operación exitosa de bypass cardiopulmonar . [3] El oxigenador era del tipo de película estacionaria, en el que el oxígeno estaba expuesto a una película de sangre mientras fluía sobre una serie de placas de acero inoxidable.
Las desventajas del contacto directo entre la sangre y el aire eran bien reconocidas y para superarlas se desarrolló el oxigenador de membrana menos traumático. El primer pulmón artificial de membrana fue demostrado en 1955 por el grupo dirigido por Willem Kolff , [4] y en 1956 el primer oxigenador de membrana desechable eliminó la necesidad de una limpieza que requería mucho tiempo antes de su reutilización. [5] No se presentó ninguna patente porque Kolff creía que los médicos deberían poner la tecnología a disposición de todos, sin ánimo de lucrar. [ cita necesaria ]
Los primeros pulmones artificiales de membrana estaban compuestos por grandes láminas planas de fina goma de silicona que se utilizaban para separar la sangre y el gas. El Dr. Kolff reconoció la necesidad de un diseño de pulmón más compacto y construyó el primer diseño de pulmón en espiral utilizando polietileno. Sin embargo, estos primeros diseños no resultaron prácticos debido a la alta resistencia y al gran volumen de cebado. Inspirándose en el diseño de Kolff, Theodor Kolobow diseñó el primer pulmón de membrana en espiral exitoso en el laboratorio de George Henry Alexander Clowes utilizando una pantalla de fibra de vidrio de vinilo para permitir que el gas fluya más fácilmente en el tubo. Por estas y otras innovaciones, incluida la aplicación de una ligera succión para formar un sello hermético y prevenir la embolia de gas hipobárico , los NIH obtuvieron una patente en 1970 para el pulmón de membrana espiral de caucho de silicona inventado por el Dr. Kolobow. [1]
Kolobow, con la ayuda del Dr. Warren Zapol y el veterinario de los NIH, Joseph Price, intentó los primeros experimentos in vivo utilizando el pulmón artificial de membrana espiral en caninos y corderos. El equipo inventó la primera placenta artificial en 1967. [2] [1]
Los primeros pulmones artificiales utilizaban membranas homogéneas de polietileno o teflón relativamente impermeables , y no fue hasta que se introdujeron membranas de caucho de silicona más permeables en la década de 1960 (y como fibras huecas en 1971) que el oxigenador de membrana tuvo éxito comercial. [6] [7] La introducción de fibras huecas microporosas con muy baja resistencia a la transferencia de masa revolucionó el diseño de módulos de membrana, ya que el factor limitante del rendimiento del oxigenador pasó a ser la resistencia de la sangre. [8] Los diseños actuales de oxigenador suelen utilizar un régimen de flujo extraluminal, donde la sangre fluye fuera de las fibras huecas llenas de gas, para soporte vital a corto plazo, mientras que sólo las membranas homogéneas están aprobadas para uso a largo plazo.