Aufgaben 133 Tierphysiologie Blick in die Forschung xPULM: Eine im Labor atmende Lunge Tief Luft holen – mit einer lebenden Lunge im Glaskasten? Wer die Liste der Inhaltsstoffe eines handelsüblichen Haarsprays liest, glaubt vielleicht, eine Dose Insektenvertilgungsmittel in den Händen zu halten: Methylacrylat, Aminomethylpropanol und viele andere Bezeichnungen sind hier zu finden. Sind diese Stoffe unbedenklich, wenn sie in die Lungen gelangen? Während Belastungen durch Feinstaub oder Tabakrauch gut erforscht sind, weiß man noch sehr wenig im Bereich der Kosmetikaerosole – das sind die festen oder flüssigen Feinpartikeln, zum Beispiel in Haarsprays oder Parfums. Eine Forschungsgruppe rund um den Wiener Biomediziner Mathias Forjan hat ein Verfahren entwickelt, die Belastung dieser Partikel an echten Lungen zu testen, ohne Menschen oder Tiere zu gefährden (Forjan et al., 2012). Die Ergebnisse von Experimenten an mechanischen Lungensimulatoren (mit Latexbeuteln) oder Computermodellen, die bisher verwendet wurden, können nicht unbedingt auf lebende Lungen übertragen werden. Das System aus Alveolen und Blutgefäßen ist deutlich komplexer als ein Latexbeutel. Die Methode des Wiener Forschungsteams löst dieses Problem: Angelehnt an die Transplantationsmedizin werden echte Schweinelungen in künstliche Druckkammern eingesetzt, komplett mit Anschluss an einen künstlichen Kreislauf mit Blutersatz (kAbb. 31). Diese „xPULM“ kann über eine Pumpe ein Luft-Aerosol-Gemisch atmen. Sensoren registrieren, welche Inhaltsstoffe in die Lungen gelangen und welche diese wieder verlassen. Die Ergebnisse waren deutlich: Während rein mechanische Lungensimulatoren mit Latexbeuteln kaum Aerosolpartikeln aufnehmen, blieb in der xPULM ein größerer Anteil der künstlichen Stoffe zurück. Forjan betont, dass diese Lungensimulatoren künftig verwendet werden können, um Schadstoffbelastungen an diversen Orten zu ermitteln (etwa im Friseursalon, wo viele Haarsprays zum Einsatz kommen). In weiterer Folge ist aber auch ein Studium von Langzeitfolgen denkbar, wenn Zellen dieser Testlungen entnommen und kultiviert werden. Es wird aber noch einige Zeit vergehen, bevor wir beim Friseur Kästen mit Schweinelungen begegnen, die für uns die Luftbelastung messen. Abb. 31: Aufbau der xPULM. Künstliche Brustkorbkammer (1, 2) mit Schweinelunge (3) und integriertem PC zur Messung (4). Das zu untersuchende Luft-Aerosol-Gemisch wird über eine Pumpe in die Lunge geblasen (5–7). Die Partikel in der Luft verursachen Streuung im Licht, das von einer Lichtquelle ausgeht und mit einem Sensor gemessen wird (8, 9). Literatur: Pasteka, R., Forjan, M., Sauermann, S., Drauschke, A.: Electro-mechanical Lung Simulator Using Polymer and Organic Human Lung Equivalents for Realistic Breathing Simulation. In: Scientific Reports. 2019, Vol. 9. 1 W/E Fasse die Inhalte der Themenseite zusammen, die hinter diesem Experiment stecken. 2 E Suche im Internet nach einfachen Lungenfunktionsmodellen (mit Luftballons), die du selbst konstruieren kannst. Baue ein solches Modell. Stelle Gemeinsamkeiten und Unterschiede zu dem oben beschriebenen Experiment dar. 3 S Reflektiere über die Bedeutung, die dieses Experiment für deinen Alltag/die Entwicklung der Gesellschaft hat. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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