Exhalierte Partikel und ihre Rolle für die klinische Atemwegsforschung

Um die Lunge zu untersuchen und die darin stattfindenden komplexen Prozesse zu verstehen, ist die Bronchoskopie die gängige Methode. Ein für die Patienten weniger belastender Weg wäre aus vielen Blickwinkeln von Vorteil. Kleinste Partikel, die in der Tiefe der die Lunge auskleidenden Flüssigkeit entstehen und mit jedem Atemzug ausgeatmet werden, können auf nicht invasivem Weg gewonnen werden. Sie sind eine nützliche Quelle, um Funktion, Struktur und Stoffwechselprozesse der Lunge aufzuklären.

Nach Abscheidung der ausgeatmeten Partikel kann ein Fingerabdruck der biochemischen Zusammensetzung der Lungenschleimhautflüssigkeit erstellt werden, beispielsweise zur Überwachung von Medikamentenspiegeln in der Lunge. Die Partikel liefern auch interessante physikalische Informationen über den Ursprung und den Ort eines Verschlusses der Atemwege. Zusätzlich kann eine umfassende Analyse der atembedingten Partikelemissionen helfen, die Struktur der Atemwege zu bestimmen.

 

»Exhaled Particle Size Index«

Eine Besonderheit am Fraunhofer ITEM: Die Partikel können während jedes einzelnen Atemzugs vermessen und so über das Verhältnis der Deposition großer und kleiner Partikel eine Aussage zur Atemwegsdimension erlauben. Hierzu führen Forschende am Fraunhofer ITEM gerade den »Exhaled Particle Size Index« ein. Die gesammelten exhalierten Partikel können zukünftig eine zentrale Rolle in der experimentellen Medizin spielen, zum Beispiel für Biomarker-Analysen.

 

Potenziale der Analysen exhalierter Partikel

  • Aussagen über die Funktion der Lunge, z. B. Super-Spreader
  • Aussagen über die Atemwegsdimension
  • Biochemische Analysen der auskleidenden Lungenflüssigkeit
  • Bestimmung von Medikamentenspiegeln in der Lunge

Exhalierte Partikel: »Großes Potenzial für die nicht-invasive Überwachung der Lunge!«

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Exhalierte Partikel sind sehr klein und liefern sozusagen einen »Fingerabdruck« des Flüssigkeitsfilms in der Lunge. Wir haben ein Verfahren entwickelt, mit dem wir bei jedem einzelnen Atemzug die Abscheidung von ausgeatmeten Partikeln erfassen können. 

Exhalierte Partikel sind eine faszinierende Methode mit großem Potenzial für die nichtinvasive Überwachung der Lunge.

Publikationen

Schwarz K, Holz O, Hohlfeld JM. Exhaled particles. In: Beauchamp J, Davis C, Pleil J (Hrsg.) Breathborne Biomarkers and the Human Volatilome. Elsevier, Amsterdam. 2020, 121-133

Schwarz K, Biller H, Windt H, Koch W, Hohlfeld JM. Characterization of exhaled particles from the human lungs in airway obstruction. J Aerosol Med Pulm Drug Deliv. 2015 Feb;28(1):52-8

Haslbeck K, Schwarz K, Hohlfeld JM, Seume JR, Koch W. Submicron droplet formation in the human lung. J Aerosol Sci. 2010; 41: 429-38

Schwarz K, Biller H, Windt H, Koch W, Hohlfeld JM. Characterization of exhaled particles from the healthy human lung – a systematic analysis in relation to pulmonary function variables. J Aerosol Med Pulm Drug Deliv. 2010 Dec; 23 (6): 371-9

Ihr Ansprechpartner

Jens Hohlfeld

Contact Press / Media

Prof. Dr. Jens Hohlfeld

Bereichsleiter Atemwegsforschung (Stellvertretender Institutsleiter)

Telefon +49 511 5350-8101