Un equipo internacional de físicos de partículas ha detenido su búsqueda de materia oscura para centrarse en las necesidades de las víctimas de la pandemia mundial, en particular, su necesidad de respirar.

En casos severos, COVID-19 puede provocar neumonía que requiera ventilación mecánica, pero la oferta mundial de ventiladores ha resultado ser demasiado pequeña para la demanda en aumento exponencial.

"El sistema de salud pública en Lombardía es quizás el más fuerte de Europa, pero estaba cerca del punto de pandeo, "dijo Cristian Galbiati, profesor de física en la Universidad de Princeton que ha dirigido el diseño de un ventilador mecánico simplificado que se puede producir en masa utilizando componentes fácilmente disponibles.

Él y sus colaboradores, más de 250 físicos, ingenieros médicos y otras personas de 12 países de todo el mundo, llaman a su dispositivo el Ventilador Mecánico Milano (MVM). Su funcionamiento solo requiere electricidad y una fuente de oxígeno comprimido (o una mezcla de oxígeno y aire medicinal), y la unidad de control y monitoreo en su corazón está siendo desarrollada y programada por "los mejores desarrolladores" de los laboratorios nacionales de física de partículas en los EE. UU., Canadá, Italia y muchas otras naciones, dijo Galbiati.

Si bien puede parecer extraño que un investigador de la materia oscura se haya dedicado a la fabricación médica, tiene más sentido cuando se pone de otra manera:un experto en la construcción de instrumentos sensibles para el argón comprimido decidió experimentar con oxígeno y nitrógeno comprimidos.

Galbiati y sus colegas en el proyecto DarkSide-20k han pasado 15 años diseñando y refinando equipos que utilizan una forma líquida altamente presurizada del gas noble para detectar una partícula de materia oscura. Pasaron de la astrofísica a la medicina en las últimas semanas.

Después de que un viaje de investigación a Italia detuviera a Galbiati en el país, le envió un mensaje de texto a un amigo cuya familia es propietaria de una importante empresa de distribución de gas para felicitar a la familia por su donación para una sala de rápida construcción para pacientes con COVID-19 en Milán. Se sorprendió al saber que la orden de la familia de ventiladores en apoyo de la sala fue cancelada. Galbiati luego habló con su hermano Filippo, un médico de urgencias del Hospital Niguarda de Milán, cuya práctica para entonces se había restringido a solo pacientes con COVID-19. El otro Dr. Galbiati le explicó al profesor de física la situación cada vez más difícil a la que se enfrentan los médicos italianos que necesitaban tratar a pacientes hambrientos de oxígeno con ventiladores limitados en el pico de la epidemia local.

"Estamos haciendo tantos proyectos complejos con gases técnicos, ", dijo el profesor Galbiati. Quería utilizar su experiencia" para encontrar la mejor manera, una manera que sea más escalable, para poner oxígeno en los pulmones de las personas cuando lo necesitan ".

Galbiati se acercó al mismo amigo, cuya empresa también comercializa y repara ventiladores, y obtuvo permiso del gobierno italiano para realizar pruebas en las instalaciones de su amigo. Una vez que tuvieron un diseño, obtuvo el permiso del gobierno para construir y probar un prototipo. Luego se acercó al equipo de DarkSide-20k.

"Los físicos de partículas son un grupo extraño de personas, "dijo Fernando Ferroni, presidente del Instituto Nacional Italiano de Física Nuclear y colaborador destacado del MVM, así como el director de comunicación del proyecto. "Tenemos una afinidad particular por los problemas intelectuales. ¿Tenemos un problema? Tenemos que resolverlo". Además, añadió, una ventaja de una colaboración global es que alguien siempre está despierto, para que el proyecto siga avanzando las 24 horas del día.

El equipo buscó la opinión de los anestesiólogos italianos. "Pasaron las últimas cuatro semanas en primera línea, cuidando a los pacientes, solo estar devastado por esto, ", Dijo Galbiati." Aportan una experiencia increíble. Saben exactamente lo que se debe hacer para salvar a los pacientes y ayudarlos a recuperarse ".

Una característica que sugirieron los médicos es el acceso con un solo botón a los procedimientos para medir parámetros que han demostrado ser cruciales para establecer la mejor ruta de recuperación para los pacientes con COVID-19. "En la mayoría de las máquinas tradicionales, diseñado para un uso más general, estos procedimientos requieren presionar cinco o seis o siete botones, o cambiar entre diferentes modos de funcionamiento, "dijo Galbiati.

"Según lo recomendado por el Dr. [Giuseppe] Foti y el Dr. [Giacomo] Bellani del Hospital San Gerardo de Monza, estamos trabajando para implementar funciones avanzadas como la medición de la presión de meseta con un solo botón, la presión alcanzada dentro de los alvéolos al final del ciclo inspiratorio, y del 'AutoPEEP, 'normalmente denominado atrapamiento de aire en la fase de exhalación, que puede ser cero para la mayoría de los pacientes sanos o significativamente diferente de cero para los pacientes que tienen obstrucciones en el canal de exhalación, como posiblemente generado por secreciones, " él dijo.

El equipo de MVM ha compartido su diseño a través de los repositorios científicos de código abierto arXiv (pronunciado "archivo") y medRχiv ("archivo med"), tanto para difundir el diseño conceptual ampliamente como para acelerar la retroalimentación de la comunidad científica y médica. En este punto, han avanzado desde la fase de diseño, a través de la fase de prototipo, y en preparaciones para la fabricación en masa. Materiales para el primer 1, 000 MVM deberían llegar en una semana. Están trabajando en estrecha colaboración con la Fuerza Aérea de los Estados Unidos, la Administración de Drogas y Alimentos de EE. UU., Salud Canadá, y agencias reguladoras italianas para asegurar las aprobaciones.

"Crear algo que se construya a partir de piezas disponibles, que es simple pero capaz de hacer todo lo que se necesita en la forma de un ventilador, esa era la visión original de Cristian, y creo que está saliendo muy bien "dijo Arthur McDonald, miembro clave del equipo MVM y ganador del Premio Nobel de Física 2015. Es profesor emérito de física en la Queen's University de Canadá y estuvo en la facultad de Princeton de 1982 a 1989.

Los primeros ventiladores irán directamente a los hospitales italianos, seguido en breve por los de EE. UU. y Canadá, dijo McDonald, pero el equipo también espera obtener fondos para construir y distribuir MVM en países que no pueden permitirse construir los suyos propios, dijo McDonald. "Todos somos muy conscientes del hecho de que, a largo plazo, las partes menos desarrolladas del mundo se verán duramente afectadas por esta epidemia, y habrá una gran necesidad en todo el mundo ".