Aus resorbierbaren Fäden, Fibrin und individuellen Zellen eines Patienten züchten Forscher vitale Gefäßprothesen. Sie sollen die Passage des Blutes für längere Zeit ermöglichen als bisherige Lösungen mit synthetischen Implantaten.
Das Tissue Engineering ist eine noch recht junge, multidisziplinäre Forschungsrichtung. Mediziner, Biologen und Ingenieure arbeiten Hand in Hand, mit der Zielsetzung, neue körpereigene und lebendige Organe oder Organbestandteile zu kultivieren. Die klein- lumigen Gefäßprothesen mit einem Innendurchmesser unter 6 mm sind für die Herz- und Gefäßchirurgie besonders interessant, da bei den synthetischen Grafts relativ hohe Verschlussraten beobachtet wurden. Die Zielsetzung des vaskulären Tissue Engineering ist daher, zu einer vitalen Gefäßprothese mit einer funktionell aktiven Endothelzellschicht zu kommen, die eine lange Offenheitsrate erwarten lässt.
Ein erfolgreiches Tissue Engineering muss den Prozess der Geweberegeneration nachahmen. Da die Regeneration mit dem Prozess der Blutstillung eng verknüpft ist, nutzen die Arbeitsgruppen am Aachener Helmholtz-Institut für Biomedizinische Technik Fibrin, das Hauptsubstrat der Blutstillung, als Trägerstruktur für das Tissue Engineering. Es ist für diese Aufgabe in herausragender Weise geeignet und besitzt in Form eines Gels eine Vielzahl von ‚idealen’ Eigenschaften: Sowohl die Polymerisation, die der eines Zwei-Komponenten-Klebers ähnelt, als auch der Abbau in vitro können gezielt gesteuert werden. Hierbei lassen sich die patienteneigenen Zielzellen problemlos den Komponenten beimischen.
Die Herstellung der Gefäßprothesen erfolgt im Spritzgussverfahren. Während der raschen Polymerisation der Gelstruktur in einer Spritzgussform werden die Zellen homogen in der Gefäßwand fixiert. Hierdurch entfallen die zeitraubenden Einsprossungsprozesse. Diese sind bei den klassischen Stützstrukturen aus azellularisierten, tierischen Geweben oder synthetischen Vlies- oder Schwammstrukturen erforderlich.
Anfangs zeigen die neusynthetisierten Gefäßprothesen jedoch noch eine geringe Stabilität und müssen unterstützt werden. Dazu wird schon während des zweistufigen Spritzgussprozesses eine offene Textilstruktur mit einer Porengröße von etwa 2 mm vollständig in die Gefäßwand integriert. So lässt sich nach dem Implantieren der direkte Kontakt zwischen Fremdmaterial und Blutphase vermeiden.
Ausgehend von einem nicht-resorbierbaren Fadenmaterial wurde im Rahmen des europäischen Projektes BioSys ein resorbierbarer, bioaktiver Faden entwickelt. In tierexperimentellen Studien konnte die Halsschlagader von Schafen durch die neuen Gefäßprothesen ersetzt werden, die bis zu einer Implantationsdauer von 6 Monaten offen blieben.
Um den Weg für eine klinische Anwendung zu ebnen, wird in den aktuellen Langzeitstudien die theoretische Überlegenheit dieser Methodik gegenüber den etablierten, synthetischen Prothesentypen überprüft.
Weitere Informationen Lehrstuhl für Angewandte Medizintechnik, Direktor: Prof. Dr. T. Schmitz-Rode, Helmholtz Institut für Biomedizinische Technik der RWTH Aachen www.hia.rwth-aachen.de
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