Schutz für Herzschrittmacher

Eine von ETH-Wissenschaftlern entwickelte spezielle Zellulose-Schutzh¨¹lle verringert die Bildung von Bindegewebe rund um einen implantierten Herzschrittmacher deutlich, wie Wissenschaftler in der aktuellen Ausgabe des Fachmagazins externe Seite Biomaterials berichten. Operationen bei Patienten mit Herzschrittmacher d¨¹rften sich dadurch wesentlich vereinfachen.

?Irgendwann muss jeder Herzschrittmacher ausgetauscht werden. Dazu ist ein chirurgischer Eingriff n?tig, typischerweise nach rund f¨¹nf Jahren, wenn die Lebensdauer der Batterie zu Ende geht?, erkl?rt Aldo Ferrari, Senior Scientist sowohl in der Gruppe von ETH-Professor Dimos Poulikakos als auch an der Empa. ?Hat sich rund um den Herzschrittmacher bis dann zu viel Bindegewebe gebildet, verkompliziert das den Eingriff.? Chirurgen m¨¹ssen dieses Bindegewebe aufschneiden und entfernen. Das verl?ngert nicht nur die Operation, sondern ist auch mit einem erh?hten Risiko f¨¹r Komplikationen wie Infektionen verbunden.

Weniger Bindegewebe dank Mikrostruktur

Ferrari entwickelte daher in den vergangenen Jahren gemeinsam mit seinen Kollegen an der ETH Z¨¹rich eine Membran mit spezieller Oberfl?chenstruktur, auf der sich weniger Bindegewebe bildet als auf der glatten Metalloberfl?che von Herzschrittmachern. Mittlerweile ist diese Membran patentiert, und Ferrari ist daran, sie gemeinsam mit Mitstreitern am Forschungszentrum Wyss Zurich, an der Universit?t Z¨¹rich und am Deutschen Herzzentrum Berlin zur Marktreife und zum Einsatz an Patienten weiterzubringen.

Als Zwischenschritt auf dem Weg dorthin testete das Forscherkonsortium die Membran nun bei Schweinen. Dazu implantierten die Wissenschaftler mehreren Schweinen jeweils zwei Herzschrittmacher, einen davon h¨¹llten sie in die Zellulosemembran ein.

Nach der Versuchsdauer von einem Jahr k?nnen die Forschenden Positives berichten: Der K?rper der Schweine toleriert die Membran und st?sst diese nicht ab. ?Das ist eine wichtige Erkenntnis, denn diese Toleranz ist eine zentrale Voraussetzung f¨¹r Implantatmaterialien?, kommentiert Ferrari. Genauso wichtig ist, dass die Membran ihren Zweck erf¨¹llte: Das Bindegewebe, dass sich um sie bildete, war im Schnitt nur ein Drittel so dick wie bei nicht eingeh¨¹llten Herzschrittmachern.

Klinische Studien beantragt

Die Wissenschaftler erkl?ren diese Reduktion einerseits mit dem Material selbst, der Zellulose, welche faserartig aufgebaut ist. ?Der erste Schritt bei der Bildung von Bindegewebe ist die Ablagerung von Proteinen auf der Oberfl?che. Auf der faserigen Membranoberfl?che k?nnen sich Proteine weniger gut ablagern?, erkl?rt Francesco Robotti, Erstautor der Studie und Wissenschaftler in der Gruppe von ETH-Professor Poulikakos. Ausserdem pr?gten die Forschenden bei der Herstellung der Membran wabenartig angeordnete Vertiefungen mit einem Durchmesser von zehn Mikrometern in die Oberfl?che. ?Diese Vertiefungen erschweren, dass sich bindegewebebildende Zellen darauf niederlassen k?nnen ¨C dem zweiten Schritt bei der Bildung von Bindegewebe.?

Nachdem sich das Material im Tierversuch als erfolgreich erwiesen hat, planen die Wissenschaftler nun gemeinsam mit dem ETH-Spin-off Hylomorph, welches f¨¹r die Kommerzialisierung der Membran zust?ndig sein wird, die Genehmigung f¨¹r klinische Studien bei Menschen zu beantragen. Die Versuche sollen n?chstes Jahr in drei grossen Herzzentren in Deutschland starten.

Diese Arbeit erfolgte im Rahmen des Flagship-Projekts Zurich Heart von Hochschulmedizin Z¨¹rich sowie des ?ETH+?-Projekts ETHeart.