Künstliche Herzpumpe: Gefahr der Abstoßung bannen

8. Mai 2017, 12:48
posten

Das Problem an künstliche Herzpumpen ist die Gefahr, dass das fremde Material im Körper abgestoßen wird – ein Forscherteam arbeitet an Lösungen mit Polymerfaser

Künstliche Herzpumpen können die Wartezeit auf eine Herztransplantation überbrücken. Aber das körpereigene Abwehrsystem erkennt den Fremdkörper und stößt ihn ab. Im Forscherverbund "Zurich Heart" arbeiten Wissenschafter daher an einem "Tarnmantel" für die Implantate.

"Wir möchten eine künstliche Herzpumpe herstellen, die ähnlich funktioniert wie das menschliche Herz, deren innere Fläche aber mit patienteneigenen Zellen bedeckt ist", erklärte Edoardo Mazza, Co-Projektleiter von "Zurich Heart", der an der Forschungsanstalt Empa und der ETH Zürich forscht. Damit wäre die Herzpumpe unsichtbar für das Blutgerinnungs- und Immunsystem, hieß es weiter in einer Mitteilung der Empa vom Montag.

Eines der Hauptprobleme der gängigen Herzpumpen sei, dass Blut beim Kontakt mit dem Material zu gerinnen beginnen kann, schrieb die Forschungsanstalt. Folge solcher Blutgerinnsel können Schlaganfälle und Embolien sein. Abhilfe schaffen soll eine Innen-Beschichtung, die das Blut als "natürliche" Umgebung wahrnimmt.

Mit Polymerfasern täuschen

Weil Blutgefäße normalerweise mit sogenannten Endothelzellen ausgekleidet sind, versuchen die Forschenden von der Empa einen ähnlichen Ansatz: Sie produzieren ein hauchdünnes Textil aus Polymerfasern, auf dem lebende Patientenzellen angesiedelt werden sollen. Mit diesem "Tarnmantel" ausgekleidet, wäre die Herzpumpe nicht mehr als fremd erkennbar, so die Theorie.

"Die Membran für die Herzpumpe muss stabil und beständig sein und in alle Richtungen gedehnt werden können", sagte Giuseppino Fortunato von der Empa. Da das Herz rund 100.000 mal am Tag schlägt, müsse die Membran einiges aushalten. Hergestellt wurde das Textil an der Empa mithilfe einer speziellen Elektrospinn-Anlage, mit der sich Fasern mit weniger als einem Mikrometer Durchmesser erzeugen lassen. Im elektrischen Feld in der Anlage verwirbeln die Fäden, bis sie eine gewebeartige Membran bilden.

Auf diesem Textil kultivierte ein zweites Empa-Team um Katharina Maniura anschließend zunächst glatte Muskelzellen, die quasi den Unterbau bilden sollen, ähnlich wie bei echten Blutgefäßen. Diese Zellen müssen dabei fest mit der Membran verwachsen und eine möglichst körperähnliche Oberfläche bilden, damit sich die Endothelzellen darauf wohl fühlen und fest haften bleiben.

Teststation Bioreaktor

Ob der "Tarnmantel" stabil genug ist für die anspruchsvollen Bedingungen in einer implantierten Herzpumpe, testen die Forschenden in einem Bioreaktor, der die Situation im menschlichen Körper nachbildet. Erste Studien mit ganzen Prototypen solch "getarnter" Implantate könnten noch dieses Jahr beginnen. "Für eine klinische Anwendung braucht es aber noch viele Jahre", sagte Edoardo Mazza.

Letztlich soll die Innenauskleidung für die Herzpumpe mit körpereigenen Zellen des jeweiligen Patienten bestückt werden. Vorausgesetzt, es bleibt genug Zeit, denn die Zellen zu isolieren und zu kultivieren brauche etwa zwei bis drei Wochen, schreibt die Empa. "Für Notoperationen wäre dieses Prinzip zu langsam", so Mazza.

Die neuartig ausgekleidete Pumpe könnte aber das Herz von Patienten mit Herzmuskelschwäche so entlasten, dass es sich vielleicht sogar von alleine erholt, hieß es weiter. Im Rahmen von "Zurich Heart" arbeiten 20 Forschungsgruppen aus der Schweiz und vom Deutschen Herzzentrum Berlin daran, gängige Herzpumpen zu verbessern und neue Ansätze entwickelt werden. Letztlich wäre das Ziel, ein voll implantierbares Kunstherz zu schaffen, schrieb die Empa. (APA, 8.5.2017)

    Share if you care.