Ein Pflaster fürs Herz

Nach einem Herzinfarkt ist der Blutfluss zum Herzen unterbrochen, und der dadurch verursachte Sauerstoffmangel kann Sch?den am Herzmuskel ausl?sen. In schweren F?llen kann dies zu einem Riss in der Herzwand f¨¹hren, was einen sofortigen chirurgischen Eingriff erfordert. Heute werden solche Herzdefekte mit Pflastern aus Rinderherzbeuteln geschlossen, weil sie stabil, durchl?ssig und leicht zu implantieren sind.

Nun hat ein interdisziplin?res Forschungsteam der ETH Z¨¹rich und des Universit?tsspitals Z¨¹rich unter Leitung von Professor Robert Katzschmann und Professor Omer Dzemali ein neuartiges, dreidimensionales Herzpflaster entwickelt. Dieses haben sie soeben im Fachmagazin Advanced Materials vorgestellt.

Nicht nur verschliessen, sondern heilen

Die derzeit verwendeten Rinderperikardpatches, kurz BPPs, haben erhebliche Nachteile: Sie sind biologisch inaktiv. Das heisst, sie bleiben als Fremdk?rper im Herzen und k?nnen nicht abgebaut werden. Ausserdem k?nnen sie unerw¨¹nschte Reaktionen wie Verkalkung, Thrombosen oder Entz¨¹ndungen hervorrufen. ?Bisherige Herzpflaster integrieren sich nicht in das Gewebe und bleiben dauerhaft im K?rper. Mit unserem Patch wollten wir dieses Problem l?sen und ein Pflaster schaffen, das sich in das bestehende Herzgewebe integriert?, erkl?rt Lewis Jones, Erstautor der Studie.

Der sogenannte ¡®RCPatch¡¯ (Reinforced Cardiac Patch) k?nnte langfristig eine Alternative zu herk?mmlichen Patches aus Rinderperikard werden: ?Unser Ziel war es, ein Pflaster zu entwickeln, das einen Defekt nicht nur verschliesst, sondern dazu beitr?gt, diesen ganz zu beheben?, erkl?rt Katzschmann.

Ein Patch, drei Komponenten

Der neuartige RCPatch hat erhebliche Vorteile gegen¨¹ber dem Rinderperikard, da er aus drei Teilen besteht: einem feinmaschigen Netz, das den Schaden abdichtet, einem 3D-gedruckten Ger¨¹st f¨¹r Stabilit?t und einem Hydrogel, das mit Herzmuskelzellen besiedelt ist. Das St¨¹tzger¨¹st kann man sich als eine verwinkelte Gitterstruktur vorstellen, die aus abbaubaren Polymeren besteht. Die Forschenden k?nnen diese im 3D-Drucker produzieren. ?Das Ger¨¹st ist stabil genug und bietet uns gleichzeitig die M?glichkeit, es mit einem Hydrogel mit lebenden Zellen zu f¨¹llen?, erkl?rt Jones.

Um die Gitterstruktur im Herzen gut anbringen zu k?nnen, haben die ETH-Forschenden diese mit einem d¨¹nnen Netz kombiniert. Auch dieses Netz haben Katzschmann und sein Team mit dem gleichen Hydrogel angereichert. Dadurch kann sich der RCPatch vollst?ndig in das umliegende Gewebe integrieren und mit den Herzmuskelzellen verwachsen. ?Der grosse Vorteil besteht darin, dass sich das St¨¹tzger¨¹st vollst?ndig aufl?st, nachdem die Zellen sich mit dem Gewebe verbunden haben. Es bleibt also kein Fremdk?rper mehr ¨¹brig?, erl?utert Jones.

Erste Tests am Herzen

Ein erster Tierversuch zeigte, dass sich das Pflaster gut implantieren l?sst, und dem hohen Druck im Herzen standh?lt. Den Forschenden ist es dabei gelungen, Blutungen zu verhindern und die Herzfunktion wiederherzustellen. In pr?klinischen Tests an Schweinemodellen konnte der RCPatch einen k¨¹nstlich erzeugten Defekt in der linken Herzkammer erfolgreich verschliessen. ?Wir konnten zeigen, dass sich der Patch gut entwickelt und die Struktur selbst unter echtem Blutdruck standh?lt?, so Katzschmann.

Damit schafft die Forschungsgruppe eine vielversprechende Grundlage, um ein implantierbares, mechanisch verst?rktes und gewebebasiertes Herzpflaster f¨¹r Menschen zu entwickeln. Langfristig soll der RCPatch bei Myokardsch?den eingesetzt werden, mit dem Ziel, den Defekt nicht nur zu reparieren, sondern das Gewebe zu regenerieren und damit das Herz zu heilen. In den n?chsten Schritten wollen die Forschenden das Material weiterentwickeln und seine Stabilit?t in l?nger dauernden Tierstudien untersuchen.