Plastiktüte ersetzt Herzschrittmacher

Hightech-Hülle lässt bereits Kaninchenherz höher schlagen

Ein neuartiges Silikongeflecht (3D-MIM) mit Elektroden und Sensoren soll schon bald die klobigen Herzschrittmachergeräte von heute ablösen. Forscher der Universität von Illinois verpackten ein Kaninchenherz in einen passgenauen Beutel, der das Herz zum Schlagen bringt und nicht in seiner Pumpleistung beeinträchtigt.

Herzschrittmacher Grafik
Herzschrittmacher wie seit 1957: Das unter die Haut implantierte Aggregat braucht viel Platz.

Herzschrittmacher gibt es seit 1957. Seit ihrer Erfindung hat sich nicht viel an den Geräten verändert: Ein Aggregat mit Batterie und Steuereinheit leitet über eine Elektrode einen kleinen Stromimpuls direkt in den rechten Vorhof des Herzens und löst einen Herzschlag aus. Doch so wie auch die Motoren von Autos mit nur einer Zündkerze nicht rund laufen, stellt eine einzelne Elektrode für ein komplexes Organ wie das Herz eigentlich nur einen Notbetrieb dar.

Das Herz kommt in die Tüte

Der neue Werkstoff in der Medizintechnik nennt sich 3D-MIM (Multifunctional Integumentary Membrane). Das ist ein Silikongeflecht mit winzigen Elektroden für elektrische Messungen und zur Stimulation des Herzens, pH-Sensoren und Kunststoffmembranen zur Druckmessung. Aus 3D-MIM wird dann ein für das Herz passgenauer Beutel gewebt, der dem Herzbeutel wie eine zweite Haut aufliegt und ihn mit seinen Sensoren umzieht. Bislang werden sperrige Batterien unter der Haut an der Schulter implantiert und der Elektroimpuls durch einen Draht ohne Rückmeldung zum Herzen gesendet.

Herz in 3D-MIM-Hülle.jpg
Erinnert an eine Erdbeere: Das Herz eines Kaninchens wurde mit einer Silikonhülle überzogen, in der die feinen Drähte der Sensoren und Stromimpulsgeber verlaufen.

Mit der Tüte für das Herz aus 3D-MIM können aktiv Informationen am schlagenden Organ gesammelt, die Stimulation optimal angepasst werden und das Herz wird trotz seiner neuen Ummantelung in seiner Funktion nicht beeinträchtigt.

Wann kommt der neue Herzschrittmacher?

Noch befindet sich dieser neuartige Herzschrittmacher in der Forschungsphase. Die Hülle wurde bislang nur an Kaninchenherzen getestet, die in einer speziellen Nährlösung gelagert wurden. Für einen Test am lebenden Objekt muss der elektrische Herzbeutel noch weiterentwickelt werden. Die Stromversorgung und die drahtlose Datenübertragung sind die nächsten Schritte für die Entwicklung der neuen Generation an Taktgebern für das Herz.

In naher Zukunft sollen aber Herzschrittmacher nicht mehr von der Stange kommen, sondern individuell auf den Patienten angepasst sein. Mittels CT (Computertomographie) und MRT (Magnetresonanztomographie) soll das Patientenherz genau vermessen werden und die Daten als Bauplan für Herzen aus dem 3D-Drucker dienen. An diesen Modellen wird dann die Hightech-Jacke für das Herz maßgeschneidert.

Ist dieser Herzschrittmacher ein Durchbruch in der Medizin?

Während Herzschrittmacher heute durch einen kleinen Hautschnitt und über ein Blutgefäß mit dem Herz verbunden werden, muss der elektrische Herzbeutel über das Herz gestülpt werden, was derzeit nur am offenen Brustkorb erfolgen könnte. Aber dafür werden sich die Wissenschaftler auch noch eine weniger invasive Lösung einfallen lassen.

Das Prinzip der 3D-MI-Membranen könnte außerdem auf andere Organe angewendet werden: Die Bauchspeicheldrüse könnte zur Insulinausschüttung stimuliert und dabei überwacht, eine Gallenblase bei Bedarf aktiviert oder der Darm bei chronischem Stillstand funktionsfähig gehalten werden. Auf dem Weg zu künstlichen Ersatzorganen haben die Forscher mit dieser Hightech-Hülle einen entscheidenden Schritt getan.

So schlägt das Herz im 3D-MIM-Beutel

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Letzte Aktualisierung: 04. März 2014
Quellen: Nature Communications: http://www.nature.com/ncomms/2014/140225/ncomms4329/full/ncomms4329.html

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