Wirksame Medikamente gegen COVID-19 müssen erst gefunden werden. Bis es soweit ist, muss alles getan werden, damit Patienten die Krankheit überstehen. Eine entscheidende Rolle kommt den Geräten zu – vor allem den Beatmungsgeräten. Forschende an der ETH Zürich sprechen von einer weltweit drohenden Sauerstoff-Knappheit. Vor allem deshalb, weil die Tücken des SARS-CoV-2-Virus (Coronavirus) ein Beatmungsgerät erfordern, das Sauerstoff anreichert – einen sogenannnten Sauerstoff Konzentrator.
Bei schwerem Krankheitsverlauf dringt das SARS-CoV-2 Virus bis in die unteren Atemwege vor. Dort bringt es das körpereigene Abwehrsystem dazu, das befallene Lungengewebe anzugreifen. Die Patienten leiden an Atemnot. „Wenn die Hälfte der Lungenoberfläche beschädigt ist, braucht es doppelt so viel Sauerstoff in der Atemluft, damit der Körper ausreichend mit Sauerstoff versorgt ist“, sagt Wendelin Stark, Professor am Institut für Chemie- und Bioingenieurwissenschaften und Leiter des Functional Materials Lab der ETH Zürich. Das bedingt, dass die Luft aus dem Beatmungsgerät mit Sauerstoff angereichert werden muss.
Neuartiger Sauerstoff Konzentrator
Ingenieure der ETH Zürich möchten mit einem neuartigen Sauerstoff Konzentrator zur Bewältigung der COVID-19 Krise beitragen. Dabei verfolgen sie zwei verschiedene Strategien:
Samuel Hess und Elia Schneider von der ETH-Ausgründung UniSieve entwickelten eine neuartige Membrantechnologie. Diese macht es möglich, unterschiedlich große Moleküle voneinander zu trennen. Die Porengröße der Membran lässt sich präzise einstellen. Dadurch sei die Plattformtechnologie vielseitig anwendbar, erklärt Co-Gründer Samuel Hess. Ursprünglich hatten sie eine Membran entwickelt, die Sauerstoff von Stickstoff trennt. Jetzt verarbeiten sie diese Membran zu Kartuschen, die mittels Druckluft Sauerstoff anreichern können.
Sauerstoff Konzentrator via Bauanleitung
Stark geht davon aus, dass vor allem Länder mit niederem Einkommen von der Knappheit an Beatmungsgeräten betroffen sein werden. Deshalb möchte er einen Sauerstoff Konzentrator möglichst einfach und kostengünstig verfügbar machen – via Bauanleitung. Er und sein Team haben schon mehrere Prototypen erstellt, die sie derzeit ausbauen und verbessern. Die Baupläne und Videos veröffentlichen sie auf der Projektwebsite. Mit dieser Anleitung kann der Sauerstoff- Konzentrator an einem fast beliebigen Ort der Welt nachgebaut werden – und das mit kostengünstigen Materialien, die überall zur Verfügung stehen. Die Technologie macht von Lieferketten unabhängig – umsomehr als diese in der COVID-19 Krise unzuverlässig sind.
Lithium X-Zeolith
Wie die kommerziell vertriebenen Geräte enthalten auch die Prototypen von Stark und seinem Team Kolonnen. Diese sind mit einem Material namens Lithium-X-Zeolith gefüllt. Es hat sehr kleine Poren und eine spezielle chemische Struktur. Dadurch kommen die Sauerstoffmoleküle in der Luft hindurch, die Stickstoffmoleküle werden jedoch festgehalten. Es genügt also, pulsweise Luft durch die Kolonne zu pressen, um den Sauerstoff im Gasgemisch anzureichern.
Das Problem ist, dass Lithium-X-Zeolith teuer ist – und nur von hochspezialisierten Firmen angeboten wird. Stark und sein Team haben das mikroporöse Material deshalb selbst hergestellt – aus einem Trocknungsmittel und Lithium-Batterien. In der COVID-19 Krise arbeiten sie daheim in ihren zu vorübergehenden Forschungslaboren umfunktionierten Hobbyräumen.
Aus drei guten Laptop-Batterien lässt sich genügend Lithium für eine Patientenstation gewinnen, haben Stark und seine Mitarbeitenden berechnet.
Beitrag zur COVID-19 Krise
Stark ist zuversichtlich, dass sein Sauerstoff Konzentrator auch Gesundheitssysteme an abgelegenen Orten in der COVID-19 Krise unterstützen kann. Schließlich gebe es in einkommensschwachen Ländern eine ausgeprägte Bastel- und Werkstattkultur.
Unter diesem Link finden Sie weitere Informationen zum Sauerstoff Konzentrator.
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