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Medizin

Weiches Kunstherz aus dem 3D-Drucker auf dem Prüfstand

Samstag, 15. Juli 2017

Zürich – Ein Kunstherz aus Silikon von der Form und der Größe eines menschlichen Herzens hat in einem Labortest bereits nach einer halben bis dreiviertel Stunde schlapp gemacht. Die Entwickler hoffen in Artificial Organs (2017; doi: 10.1111/aor.12956) jedoch, mit besseren Materialien eine längere Lebenszeit zu erzielen.

Alle bisherigen Kunstherzen oder Herzunterstützungssysteme bestehen aus starren Materialien. Dies erschwert nicht nur die Implantation. Die Mechanik ist auch anfällig für Störungen, und die Pumptechnik ist nicht in der Lage, die Verhältnisse des natürlichen Organs nachzuahmen: Menschen mit Kunstherzen haben keinen Puls, wobei noch unklar ist, welche Folgen dies für den Körper haben könnte.

Das Kunstherz, das ein Team um Wendelin Stark vom Institut für Chemie- und Bioingenieurwissenschaften an der ETH Zürich entwickelt hat, besteht dagegen aus einem weichen flexiblen Material. Es hat zudem ungefähr die Größe und Form eines menschlichen Herzens, und es soll nach dem Willen seiner Erfinder einen dem menschlichen Kreislauf ähnlichen Blutfluss erzeugen.

Die Funktionsweise ist allerdings eine andere als beim Menschen. Die Pumpleistung wird nicht durch die Kontraktion der Herzwand erzeugt, sondern durch eine dritte Herzkammer, die sich zwischen dem rechten und linken Ventrikel befindet und im Rhythmus des Herzschlags mit Luft befüllt wird. Die Kompression der beiden Ventrikel (Vorhöfe sind offenbar nicht vorgesehen) erzeugt dann den Blutfluss.

Ihren Prototyp haben die Forscher in einem 3D-Drucker aus Silikon hergestellt und im Labor an einem eigens entwickelten Kreislaufmodell getestet. Als Blutersatz wurde eine Flüssigkeit von ähnlicher Viskosität verwendet. Das weiche Kunstherz erzielte eine Pumpleistung von 2,2 Litern pro Minute gegen einen Widerstand von 1,11 mm Hg/sec/l (Afterload) bei einem pulmonalen venösen Druck von 10 mm Hg (Preload). Die Belastung war damit deutlich niedriger als beim menschlichen Herzen, das in Ruhe pro Minute 4,5 bis 5 Liter gegen einen Widerstand von 9 bis 20 mm Hg/sec/l pumpen muss. Auch die Haltbarkeit des Kunstherzens war eher kurz. Der Prototyp hielt nur etwa 3.000 Schläge durch, bei einer Frequenz von 80 Schlägen pro Minute also etwa 40 Minuten.

Es handelte sich jedoch nur um einen Prototyp aus nicht sehr widerstandsfähigem, herkömmlichem Silikon. Die Forscher hoffen, die Reissfestigkeit des Materials und die Leistung des Herzmuskels steigern zu können. Tierexperimentelle Studien sind offenbar noch nicht vorgesehen. Ein klinischer Einsatz ist nicht in Sicht. © rme/aerzteblatt.de

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