Uma equipe internacional de físicos de partículas interrompeu sua busca por matéria escura para se concentrar nas necessidades das vítimas da pandemia global, em particular, sua necessidade de respirar.

Em casos graves, COVID-19 pode levar à pneumonia, exigindo ventilação mecânica, mas o suprimento mundial de ventiladores provou ser muito pequeno para a demanda exponencialmente crescente.

"O sistema público de saúde da Lombardia é talvez o mais forte da Europa, mas estava perto do ponto de deformação, "disse Cristian Galbiati, um professor de física da Universidade de Princeton que liderou o projeto de um ventilador mecânico simplificado que pode ser produzido em massa usando componentes prontamente disponíveis.

Ele e seus colaboradores - mais de 250 físicos, engenheiros, médicos e outras pessoas de 12 países ao redor do mundo - chame seu dispositivo de Ventilador Mecânico Milano (MVM). Sua operação requer apenas eletricidade e uma fonte de oxigênio comprimido (ou uma mistura de oxigênio e ar medicinal), e a unidade de controle e monitoramento em seu coração está sendo desenvolvida e programada pelos "melhores desenvolvedores" de laboratórios nacionais de física de partículas nos EUA, Canadá, Itália e muitas outras nações, disse Galbiati.

Embora possa parecer estranho para um pesquisador de matéria escura ter se dedicado à fabricação de produtos médicos, faz mais sentido quando colocado de outra forma:um especialista na construção de instrumentos sensíveis para argônio comprimido decidiu fazer experiências com oxigênio e nitrogênio comprimidos.

Galbiati e seus colegas no projeto DarkSide-20k passaram 15 anos projetando e refinando equipamentos que usam uma forma líquida altamente pressurizada do gás nobre para detectar uma partícula de matéria escura. Eles mudaram da astrofísica para a medicina apenas nas últimas semanas.

Depois que viagens de pesquisa para a Itália travaram Galbiati no país, ele mandou uma mensagem a um amigo cuja família é proprietária de uma grande empresa de distribuição de gás para parabenizar a família por sua doação para uma enfermaria construída rapidamente para pacientes do COVID-19 em Milão. Ele ficou chocado ao saber que o pedido da família de ventiladores para apoiar a enfermaria foi cancelado. Galbiati então falou com seu irmão Filippo, um médico de emergência do Hospital Niguarda em Milão, cuja prática tinha até então restringido a apenas pacientes COVID-19. O outro Dr. Galbiati explicou ao professor de física a situação cada vez mais difícil enfrentada pelos médicos italianos que precisavam tratar pacientes famintos por oxigênio com ventiladores limitados no auge da epidemia local.

“Estamos fazendo tantos projetos complexos com gases técnicos, "disse o professor Galbiati. Ele queria usar sua experiência" para encontrar a melhor maneira - uma forma mais escalonável - de colocar oxigênio nos pulmões das pessoas quando elas precisam. "

Galbiati estendeu a mão para o mesmo amigo, cuja empresa também comercializa e repara ventiladores, e obteve permissão do governo italiano para realizar testes nas instalações de seu amigo. Depois de terem um design, ele garantiu permissão do governo para construir e testar um protótipo. Então ele estendeu a mão para a equipe DarkSide-20k.

"Os físicos de partículas são um bando de pessoas estranhas, "disse Fernando Ferroni, presidente do Instituto Nacional Italiano de Física Nuclear e um dos principais colaboradores do MVM, bem como o diretor de comunicação do projeto. "Temos uma afinidade particular com problemas intelectuais. Temos um problema? Temos que resolvê-lo." Além disso, ele adicionou, uma vantagem de uma colaboração global é que alguém está sempre acordado, para manter o projeto em andamento 24 horas por dia.

A equipe buscou informações de anestesiologistas italianos. "Eles passaram as últimas quatro semanas na linha de frente, cuidar de pacientes, apenas sendo devastado por isso, "Disse Galbiati." Eles trazem uma experiência incrível. Eles sabem exatamente o que precisa ser feito para salvar os pacientes - e ajudá-los a se recuperar. "

Um recurso sugerido pelos médicos é o acesso com um único botão aos procedimentos de medição de parâmetros que se mostraram cruciais para definir o melhor caminho de recuperação para pacientes com COVID-19. "Na maioria das máquinas tradicionais, projetado para um uso mais geral, esses procedimentos requerem o pressionamento de cinco, seis ou sete botões, ou alternar entre diferentes modos de operação, "disse Galbiati.

"Conforme recomendado pelo Dr. [Giuseppe] Foti e pelo Dr. [Giacomo] Bellani do Hospital San Gerardo em Monza, estamos trabalhando para implementar recursos avançados, como medição de um único botão da pressão do platô, a pressão alcançada dentro dos alvéolos no final do ciclo inspiratório, e do 'AutoPEEP, 'normalmente referido como o aprisionamento de ar na fase de expiração, que pode ser zero para a maioria dos pacientes saudáveis ​​ou significativamente diferente de zero para pacientes que têm obstruções no canal de expiração, como possivelmente gerado por secreções, " ele disse.

A equipe MVM compartilhou seu design por meio dos repositórios de ciência de código aberto arXiv (pronuncia-se "arquivo") e medRχiv ("arquivo med"), tanto para disseminar o projeto conceitual amplamente e para acelerar o feedback da comunidade científica e médica. Neste ponto, eles avançaram desde a fase de design, através da fase de protótipo, e em preparações para fabricação em massa. Materiais para o primeiro, 000 MVMs devem chegar em uma semana. Eles estão trabalhando em estreita colaboração com a Força Aérea dos Estados Unidos, a US Food and Drug Administration, Health Canada, e agências reguladoras italianas para garantir as aprovações.

"Criar algo que é construído a partir de peças prontamente disponíveis, que é simples, mas capaz de fazer tudo o que é necessário na forma de um ventilador - essa era a visão original de Cristian, e acho que está indo muito bem, "disse Arthur McDonald, membro-chave da equipe MVM e ganhador do Prêmio Nobel de Física de 2015. Ele é um professor emérito de física na Queen's University, no Canadá, que fez parte do corpo docente de Princeton de 1982 a 1989.

Os primeiros ventiladores irão diretamente para hospitais italianos, seguido em breve por aqueles nos EUA e Canadá, disse McDonald, mas a equipe também espera garantir financiamento para construir e distribuir MVMs em países que não têm recursos para construir seus próprios, disse McDonald. "Estamos todos muito conscientes do fato de que, a longo prazo, as partes menos desenvolvidas do mundo serão duramente atingidas por esta epidemia, e haverá grande necessidade em todo o mundo. "