Zürich – Viele früher sehr mühsam herzustellende Bauteile lassen sich heute verhältnismäßig einfach mit dem 3D-Drucker produzieren. Mittlerweile sind auch medizinische Anwendungen möglich. So könnten in Zukunft auf diese Weise auch künstliche Herzklappen hergestellt werden. Wissenschafter der ETH Zürich und der südafrikanischen Firma SAT haben einen Ersatz aus Silikon für die heute verwendeten Herzklappen entwickelt. Bis die maßgeschneiderten Klappen zum Einsatz kommen, dauert es jedoch noch mindestens zehn Jahre.
Die Klappen im Herz wirken wie Ventile und sorgen dafür, dass das Blut nur in eine Richtung fließt. Sind sie undicht, verengt, erweitert oder gar eingerissen, läuft das Blut zurück, was das Herz stark belastet. Im schlimmsten Fall kommt es zu Herzrhythmusstörungen oder Herzversagen, wie die ETH Zürich berichtet.
Alterung erhöht Bedarf an künstlichen Herzklappen
Fachleute rechnen damit, dass in den kommenden Jahrzehnten der Bedarf an künstlichen Herzklappen in weiten Teilen der Welt stark steigen wird – aufgrund von Alterung, mangelnder Bewegung und falscher Ernährung. Ersatz-Herzklappen aus dem 3D-Drucker könnten helfen, diesen Bedarf zu decken.
Das neue Modell aus Silikon, über das die Forscher in der jüngsten Ausgabe der Fachzeitschrift "Matter" berichteten, hat gleich mehrere Vorteile gegenüber den aktuell verwendeten Ersatzklappen. Diese werden überwiegend aus Metallteilen oder aus tierischem Gewebe hergestellt.
Maßgeschneiderte Ersatzteile
Neu kann die Klappe maßgeschneidert werden. Die Forscher bestimmen zuerst die individuelle Form und Größe der undichten Klappe und erstellen dann eine Computersimulation, mit der sie auf das Implantat wirkende Kräfte und Verformungen berechnen können.
Die Herstellung von künstlichen Herzklappen war bisher teuer und zeitaufwendig. So dauert die Fertigung in Handarbeit einige Arbeitstage. Für eine Klappe aus dem 3D-Drucker braucht es nur rund eineinhalb Stunden.
Die Wissenschafter erstellen zuerst einen Negativ-Abdruck, der die Form einer dreizackigen Krone hat. Auf diesen wird Silikon-Tinte gesprayt, was die dünnen Klappenflügel ergibt. In einem weiteren Schritt werden mit zäher Silikonpaste bestimmte Muster aus dünnen Fäden auf die Oberfläche gedruckt. Diese entsprechen den Kollagenfasern, die die natürlichen Herzklappen durchziehen.
Vielversprechende Tests
Mit dem gleichen Verfahren wird die mit der Klappe verbundene Blutgefäßwurzel erstellt, wie die ETH-Wissenschafter berichten. Zum Schluss wird diese mit einem netzförmigen Stent überzogen, der für das Anschließen der Ersatzklappe an die Blutbahn notwendig ist.
Erste Test verliefen laut ETH vielversprechend. Ziel der Materialforscher ist es nun, die Lebensdauer solcher Ersatzklappen auf 10 bis 15 Jahre zu steigern. Solange halten die heutigen Modelle. Bis die künstlichen Silikon-Klappen tatsächlich eingesetzt werden können, dauert es jedoch mindestens noch zehn Jahre. Dazu müssen die Produkte noch zahlreiche klinische Phasen durchlaufen. (red, APA, 24.7.2019)