La ingeniería biomédica ha avanzado en la imitación de los mecanismos de funcionamiento de ciertos órganos humanos, entre ellos el pulmón. 

En los alvéolos pulmonares se realiza el intercambio entre el oxígeno del aire inspirado que ingresa a la sangre para oxigenar los tejidos y el dióxido de carbono,  desecho gaseoso del metabolismo celular, que se elimina a través del aire exhalado. Este proceso  de intercambio gaseoso se hace a través de la llamada membrana alvéolo capilar.

Cuando hay insuficiencia respiratoria grave el pulmón artificial reemplaza total o parcialmente el trabajo de los pulmones estabilizando al paciente hasta su recuperación o hasta el reemplazo del órgano dañado mediante un trasplante pulmonar.

Ventilación mecánica

La ventilación mecánica es la terapia de uso más frecuente que con frecuencia causa complicaciones graves incluidas la toxicidad del tejido pulmonar y la neumonía.

Oxigenación por membrana extracorpórea

Existe, desde algunos años, una alternativa a la ventilación mecánica que es la oxigenación por membrana extracorpórea (ECMO, por sus siglas en inglés), un tipo de pulmón artificial cuya colocación requiere una cirugía mínimamente invasiva, apenas dos cánulas insertadas a través de dos incisiones en las ingles del paciente: una en una arteria, y otra en una vena. La sangre pasa por unas fibras porosas bombeando oxígeno a la sangre. Pero la sangre tiende a formar coágulos dentro del dispositivo, lo que obliga a los pacientes a recibir grandes dosis de anticoagulantes con el riesgo de hemorragia cerebral o gastrointestinal.

Dispositivo microfluídico

Está en etapa de experimentación un nuevo dispositivo microfluídico, más parecido al pulmón, que podría reemplazar al tradicional ECMO

Se trata de una estructura tridimensional ramificada. Está formado capas apiladas de un plástico biocompatible con microcanales estampados en la superficie,  los cuales se dividen en canales más pequeños. Ello ha permitido conseguir un ritmo de flujo sanguíneo al menos diez veces superior al de otras tecnologías que emplean microfluídos.

Al fluir por el dispositivo disminuye la predisposición de la sangre a coagularse, en comparación con lo que ocurre con la sangre que transcurre a través de la ECMO. También trasporta más el oxígeno optimizando el intercambio de gases.

Se prevé que este sistema se pueda ensayar en animales dentro de dos años, y en humanos en tres años.