Machbarkeitsstudie: Weiches Kunstherz aus Silikon

Kunstherz aus Silikon

Nah am natürlichen Vorbild

Das weiche Kunstherz gleicht dem menschlichen Herz in Aussehen und Funktion (Bild: Zurich Heart)
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Forscher entwickeln ein Kunstherz aus Silikon, das sehr ähnlich pumpt wie ein menschliches Herz. Erste Machbarkeitstests verliefen positiv. Doch noch macht das künstliche Herz zu früh schlapp.

Unverkennbar – was da schlägt, sieht aus wie ein echtes Herz. Und dies ist auch das Ziel des ersten weichen Kunstherzens: möglichst nah am natürlichen Vorbild zu sein. Entwickelt hat dieses Silikonherz Nicholas Cohrs. Er ist Doktorand in der Gruppe von Wendelin Stark, Professor für Funktionelles Material-Engineering an der ETH Zürich. Der Grund, warum die Natur hier Vorbild sein sollte, ist einleuchtend: Heute existierende Kunstherzen haben viele Nachteile. Die Mechanik ist anfällig für Störungen. Zudem kommen die derzeitig verwendeten Kunstherzen ohne Puls aus, wobei noch unklar ist, welche Folgen dies für den Körper haben könnte. „Ziel muss also sein, ein Herz zu entwickeln, das ungefähr die gleiche Größe hat, wie das eines Patienten und welches das menschliche Herz in Form und Funktion so gut wie möglich imitiert“, so Cohrs.

Spenderherzen sind Mangelware

Ein gut funktionierendes Kunstherz zu haben, wäre ein Fortschritt: Rund 26 Millionen Menschen weltweit leben mit einer Herzinsuffizienz, und Spenderherzen sind Mangelware. Mit mechanischen Kunstherzen und Herzunterstützungssystemen werden die Wartezeiten von schwerkranken Patienten überbrückt, bis sie ein Spenderherz erhalten oder das Herz sich von selbst wieder erholt.
Das weiche Kunstherz wurde mittels 3D-Drucker aus Silikon hergestellt, wiegt 390 g und hat ein Volumen von 679 cm3. „Es handelt sich um einen Silikon-Monoblock, der ein kompliziertes Innenleben hat“, erläutert Cohrs. Wie ein echtes Menschenherz besteht auch dieses Kunstherz aus einer rechten und einer linken Herzhälfte. Anders als beim menschlichen Herzen werden diese aber nicht durch eine Scheidewand, sondern durch eine zusätzliche Kammer getrennt. Diese wird durch Luftdruck bewegt und ist nötig, um die Flüssigkeit aus den Blutkammern zu pumpen, und ersetzt so die Muskelkontraktion des menschlichen Herzens.

Machbarkeitstest für Kunstherz erfolgreich

Ob dieses Kunstherz auch funktioniert, hat Anastasios Petrou getestet. Er ist Doktorand bei der Professur für Produktentwicklung und Konstruktion von ETH-Professor Mirko Meboldt. Die Forscher konnten beweisen, dass das weiche Kunstherz grundsätzlich funktioniert und sich sehr ähnlich bewegt wie das menschliche Pendant. Ein Problem hat das künstliche Herz aber: Bis jetzt steht es nur rund 3000 Schläge durch, was einer Laufdauer von etwa einer halben bis einer dreiviertel Stunde entspricht. Danach hielt das Material der Belastung nicht mehr Stand. Cohrs erklärt: „Es handelt sich bei diesem Versuch klar um einen Machbarkeitstest. Unser Ziel war nicht, ein implantierbares Herz vorzustellen, sondern bei der Entwicklung von künstlichen Herzen in eine neue Richtung zu denken.“ Natürlich müssten noch die Reißfestigkeit des Materials und die Leistung entscheidend erhöht werden.
http://dx.doi.org/10.1111/aor.12956
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