Herzversagen ist das Endstadium zahlreicher Herzerkrankungen. In solchen Situationen können Patienten nur durch eine Transplantation oder ein komplexes Unterstützungssystem gerettet werden. Um die Pumpleistung des Organs zu verbessern, arbeiten Forscher des Labors für integrierte Antriebe (LAI) der Schweizer École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) schon seit einiger Zeit an einem neuen, nicht invasiven Herzunterstützungssystem. Dieses besteht aus einem um die Hauptschlagader gelegten, per Magnetinduktion gesteuerten Ring. Die Werner-Siemens-Stiftung ist von diesem Projekt so begeistert, dass sie der EPFL 12 Mio. Franken für den Aufbau eines Zentrums für künstliche Muskeln (Center for artificial Muscles, CMA) zur Verfügung gestellt hat.
Nicht invasives System
Bei der Entwicklung des Unterstützungssystems wird das Labor für integrierte Antriebe von Yves Perriard eng mit dem Herzchirurgen und Direktor der Universitätsklinik für Herz- und Gefässchirurgie am Berner Inselspital, Thierry Carrel, zusammenarbeiten. „Mit unserem System muss nicht mehr im Innern des Herzens operiert werden. Der um die Hauptschlagader gelegte und per Magnetinduktion gesteuerte Ring hilft dem Herz beim Pumpen. Diese Methode wird also weniger invasiv sein als die aktuell für die Herzunterstützung verwendeten Verfahren“, erklärt Yves Perriard, Leiter des LAI in Neuenburg.
Konkret besteht das geplante System aus einer Reihe von Ringen aus einem als Dielectric Electro Active Polymer (DEAP) bezeichneten Material, das sich unter Strom ausdehnt und ohne Strom wieder zusammenzieht. Da diese Reaktionen unmittelbar erfolgen, entsteht eine in Echtzeit steuerbare Hin- und Herbewegung. Legt man diese Ringe nun um die Hauptschlagader, kann damit die Pumparbeit des Herzens unterstützt werden.
Patienten früher behandeln
In dem neuen Zentrum arbeitet ein Vollzeitmitarbeiter-Team aus zwei Doktoranden, zwei Postdoktoranden und zwei Ingenieuren. Unterstützt werden sie von dem Herzchirurgen und Direktor der Universitätsklinik für Herz- und Gefäßchirurgie am Berner Inselspital, Thierry Carrel. „Für den Patienten wäre diese Technologie sicherlich weniger invasiv als die aktuellen Herzunterstützungssysteme, weil es keinen direkten Kontakt mit dem Blutfluss oder den Blutzellen gibt. Entsprechend ist ein Einsatz in einem früheren Stadium als bei den bisherigen Techniken denkbar, um das Herz vor dem endgültigen Versagen zu unterstützen“, erklärt Thierry Carrel.
Zuerst das Herz, dann die Mimik
Ab 2022 soll das Zentrum für künstliche Muskeln in einem zweiten und dritten Schritt acht Jahre lang weitere Entwicklungen in unterschiedlichen Bereichen vorantreiben. Dabei geht es insbesondere um Tätigkeiten auf den Gebieten Harnröhrensphinkter und Wiederaufbau der Gesichtsmuskulatur, um die Mimik von Unfall-und Brandopfern wiederherzustellen. Dieses letztere Projekt soll in Zusammenarbeit mit Nicole Lindenblatt von der Klinik für plastische Chirurgie und Handchirurgie am Universitätsspital Zürich durchgeführt werden.
