Durch die neu entwickelte Schutzhülle dürften sich Operationen bei Patienten mit implantiertem Herzschrittmacher wesentlich vereinfachen. Denn: „Irgendwann muss jeder Herzschrittmacher ausgetauscht werden. Dazu ist ein chirurgischer Eingriff nötig, typischerweise nach rund fünf Jahren, wenn die Lebensdauer der Batterie zu Ende geht“, erklärt Aldo Ferrari, Senior Scientist sowohl an der schweizerischen ETH Zürich als auch an der schweizerischen Empa. „Hat sich rund um den Herzschrittmacher bis dann zu viel Bindegewebe gebildet, verkompliziert das den Eingriff.“ Chirurgen müssen dieses Bindegewebe aufschneiden und entfernen. Das verlängert nicht nur die Operation, sondern ist auch mit einem erhöhten Risiko für Komplikationen wie Infektionen verbunden.
Ferrari entwickelte daher in den vergangenen Jahren gemeinsam mit seinen Kollegen an der ETH Zürich eine Membran mit spezieller Oberflächenstruktur, auf der sich weniger Bindegewebe bildet als auf der glatten Metalloberfläche von Herzschrittmachern. Mittlerweile ist diese Membran patentiert, und Ferrari ist daran, sie gemeinsam mit Mitstreitern am Forschungszentrum Wyss Zurich, an der Universität Zürich und am Deutschen Herzzentrum Berlin zur Marktreife und zum Einsatz an Patienten weiterzubringen.
Herzschrittmacher-Schutzhülle erfüllt Zweck
Als Zwischenschritt auf dem Weg dorthin testete das Forscherkonsortium die Membran bereits bei Schweinen. Nach der Versuchsdauer von einem Jahr zeigte sich, dass der Körper der Schweine die Membran tolerierte und diese nicht abstieß. Außerdem erfüllte die Membran ihren Zweck: Das Bindegewebe, dass sich um sie bildete, war im Schnitt nur ein Drittel so dick wie bei nicht eingehüllten Herzschrittmachern.
Die Wissenschaftler erklären diese Reduktion zum einen mit dem Material selbst, der Zellulose, welche faserartig aufgebaut ist, wodurch sich Proteine schlechter auf der Oberfläche ablagern können. Zum anderen prägten die Forschenden bei der Herstellung der Membran wabenartig angeordnete Vertiefungen mit einem Durchmesser von 10 µm in die Oberfläche. Diese Vertiefungen erschweren, dass sich bindegewebebildende Zellen darauf niederlassen können – dem zweiten Schritt bei der Bildung von Bindegewebe.
Klinische Studie für Schutzhülle geplant
Die Forscher planen nun gemeinsam mit dem ETH-Spin-off Hylomorph, welches für die Kommerzialisierung der Membran zuständig sein wird, die Genehmigung für klinische Studien bei Menschen zu beantragen. Die Versuche sollen nächstes Jahr in drei großen Herzzentren in Deutschland starten.
Kontakt:
ETH Zürich
Rämistrasse 101
8092 Zürich
Schweiz
www.ethz.ch
https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2019.119583
