Teknologi Paru-paru Buatan Portabel

Baru-baru ini telah muncul sejumlah inovasi teknologi berupa paru-paru buatan yang cukup ringkas untuk dibawa dalam sebuah ransel. Hasil uji coba menunjukkan bahwa paru-paru buatan ini dapat bekerja dengan baik pada domba. Inovasi ini merupakan salah satu alat yang dapat meningkatkan kualitas hidup bagi orang-orang yang mengalami kerusakan paru-paru, atau mereka yang hidupnya bergantung pada mesin-mesin berukuran besar.

Mesin pengganti fungsi paru-paru tradisional
gambar asli oleh Pfree2014
Lisensi Creative Commons 

Orang-orang yang mengalami kegagalan paru-paru biasanya bergantung pada mesin besar yang memompa darah mereka, dan mengalirkannya melalui alat yang berfungsi untuk menyuplai oksigen dan membuang karbondioksida. Hal ini kerap menyebabkan hidup mereka terbelenggu di atas tempat tidur dan justru menghambat pemulihan kesehatan mereka. Bahkan ketika mereka sebenarnya cukup kuat untuk bangun, mereka membutuhkan bantuan beberapa orang untuk mendorong peralatan dan tabung-tabung besar yang terhubung pada tubuh mereka. Para insinyur mulai memikirkan alternatif teknologi yang lebih nyaman sejak mewabahnya flu babi tahun 2009 lalu. Wabah ini telah mengakibatkan banyak pasien mengalami kegagalan paru-paru.

Paru-paru buatan merupakan suatu solusi sementara bagi para pasien yang mengidap infeksi paru-paru kronis atau yang sedang menunggu donor untuk transplantasi paru. Akan tetapi menciptakan teknologi ini ternyata lebih rumit dibandingkan dengan menciptakan jantung buatan. Fungsi jantung hanya memompa, sementara paru-paru terdiri atas jaringan buluh-buluh dan kantung udara yang kompleks, yang memungkinkan gas untuk berdifusi ke dan dari dalam darah. Paru-paru memiliki efisiensi tinggi dalam mempertukarkan gas, ini belum dapat ditandingi oleh teknologi yang ada hingga kini. Tantangan lain yang lebih kompleks adalah untuk membuat pompa untuk mendorong darah, melalui alat penukar gas, sebagaimana yang terdapat pada mesin saat ini.

Baru-baru ini, sebuah tim peneliti dari University of Pittsburgh yang dipimpin oleh William Federspiel menciptakan alat pengganti paru-paru yang dilengkapi dengan pompa dan tabung penukar gas. Yang lebih hebatnya lagi alat yang dihubungkan ke tubuh pasien lewat leher ini cukup ringkas untuk dibawa dalam sebuah tas ransel.  

Eksperimen yang dilakukan pada empat ekor domba menunjukkan bahwa alat ini mampu memasok oksigen ke dalam darah hewan-hewan ini selama enam jam (Madhani et.al., 2017). Menurut Federspiel, sebuah eksperimen lanjutan menunjukkan bahwa alat ini telah mampu bekerja selama lima hari penuh.

Ilustrasi paru-paru buatan portabel
gambar diambil dari www.ur.umich.edu

Teknologi serupa juga tengah dikembangkan oleh tim peneliti dari Carnegie Mellon University yang dikepalai oleh  Keith Cook. Perbedaannya, alat ini didesain bagi para pasien yang jantungnya masih cukup kuat untuk memompa darah. Darah yang awalnya dipompa ke paru-paru ini, dialirkan ke sebuah tabung portabel yang berfungsi mempertukarkan gas. Alat ini akan disambungkan dengan selang ke arteri jantung dan diikatkan ke badan pasien. Hasil percobaan menunjukkan bahwa alat ini dapat menunjang kehidupan tiga dari empat domba selama dua minggu.

Sayangnya kedua alat ini masih membutuhkan pasokan oksigen dari tabung. Akibatnya pasien juga masih harus membawa tabung oksigen kemana-mana. Walaupun demikian, pergerakan pasien masih jauh lebih bebas dibandingkan dengan menggunakan mesin yang saat ini ada.

Akan tetapi harapan akan teknologi yang lebih efisien nampaknya akan segera terwujud dengan adanya penelitian yang dilaksanakan oleh Badan Urusan Veteran Amerika Serikat. Kemampuan alat yang tengah dikembangkan oleh badan ini telah teruji pada tikus. Perbedaannya, alat ini tersusun oleh selang-selang sangat tipis yang dibuat dari membran-membran polimer. Darah yang dialirkan melalui selang-selang ini memperoleh penampang yang lebih luas bagi pertukaran oksigen dan karbondioksida. Selang-selang ini juga mampu mempertahankan kesehatan sel-sel darah, dengan menirukan tekanan kapiler sebagaimana yang terjadi secara alamiah dalam paru-paru.

Daftar Pustaka

1. Madhani, S. P., Frankowski, B. J., Burgreen, G. W., Antaki, J. F., Kormos, R., D’Cunha, J., & Federspiel, W. J. (2017). In Vitro and In Vivo Evaluation of a Novel Integrated Wearable Artificial Lung. The Journal of Heart and Lung Transplantation.