3D gedrucktes Herz aus Silikon lässt Medizin hoffen
Die ETH Zürich ist eine technisch-naturwissenschaftliche Hochschule und im 3D-Druck bereits durch Cytosurge, welche additive Fertigung auf mikroskopischer Eben betreiben, bekannt geworden. Doch auch im medizinischen Bereich hat die ETH entscheidende Fortschritte gemacht: Sie haben es geschafft, ein funktionelles menschliches Herz aus Silikon zu drucken. Dieser Erfolg konnte durch ETH-Forschende aus der Gruppe Funktionelles Materialengineering verzeichnet werden.
Das Ziel des ersten weichen Kunstherzes ist es, möglichst nah am Original zu sein. Entwickelt wurde das Silikonherz von Doktorand Nicholas Cohrs, und es sieht tatsächlich aus wie ein echtes Herz. Der Grund dafür ist einleuchtend, denn momentan existierende Kunstherzen können aufgrund zahlreicher Nachteile nicht überzeugen. Auf die Mechanik ist aufgrund von Störungen wenig Verlass und zudem haben aktuelle Kunstherzen keinen Puls, was die Folgen auf den Körper im Unklaren lässt.
Aufgrund vieler Nachteile dient ein hartes Kunstherz nur als temporäre Lösung – Bild via RWTH Aachen
„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“, erklärt Cohrs. Eine verlässliche Lösung wäre also mehr als notwendig, denn weltweit leben ungefähr 26 Millionen Menschen mit einer Herzinsuffizienz, und die Warteliste für Transplantationen steigt und steigt. Die momentan verfügbaren Kunstherzen dienen nur als temporäre Lösung bis ein Spenderorgan gefunden ist.
Das weiche Kunstherz aus Silikon wurde mittels 3D-Drucker hergestellt und wiegt rund 390 Gramm bei einem Volumen von 679 cm³. Genauso wie ein echtes Herz besteht es aus einer rechten und einer linken Herzhälfte, aber anstatt einer Scheidewand trennt die beiden Hälften eine zusätzliche Kammer. Diese bewegt sich durch die Einwirkung von Luftdruck und pumpt so Flüssigkeit aus den Blutkammern als Pendant zum menschlichen Puls.
Die Funktion des Kunstexemplars wurde bereits mit Erfolg getestet: Die Forscher konnten beweisen, dass es sich ähnlich dem humanen Organ bewegt und bis zum jetzigen Zeitpunkt um die 3000 Schläge durchhält, was etwa 30-45 Minuten entspricht, bevor das Material nicht mehr standhält. Cohrs erklärt aber weiter: „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.“
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