3D-gedruckte Biosimilar-Herzklappen, die nicht ersetzt werden müssen

Mithilfe von Schmelzelektrospinnen, einer neuen 3D-Drucktechnologie, ist es Wissenschaftlern gelungen

imitieren eine komplexe heterogene StrukturHerzklappen. Nach der Implantation sollen die eigenen Zellen des Patienten auf der porösen Stützstruktur der künstlichen Klappe wachsen, die mit der Zeit abgebaut wird.

Im menschlichen Körper gibt es vier Herzklappen,die für eine gute Durchblutung sorgen. Um ihre Funktion zu gewährleisten, sei das Gewebe der Klappe heterogen aufgebaut, das heißt, einzelne Abschnitte hätten unterschiedliche biomechanische Eigenschaften, sagen die Forscher.

Elektrospinning-Technologie verwendetHochspannungsstrom, um präzise Muster aus sehr dünnen Polymerfasern zu formen. Mit diesem Verfahren ist es möglich, einzelne Muster und deren Kombinationen hochpräzise zu drucken und die mechanischen Eigenschaften der gedruckten Herzklappe einzustellen.

Ein vergrößertes Foto des Ventils mit hochpräzisen Fasermustern. Quelle: Andreas Heddergott, TUM

Als Hauptmaterial verwenden Wissenschaftlerbiologisch abbaubares Polycaprolacton. Das Gerüst dieses Materials ist in ein elastisches Material eingebettet, das die Eigenschaften des endogenen Elastins nachahmt, das in echten Herzklappen vorkommt. Es wird darauf hingewiesen, dass diese Beschichtung kleinere Mikroporen aufweist als das Polycaprolacton-Gerüst. Wissenschaftler glauben, dass sich die Zellen des Patienten in diesen Poren ansiedeln, die neues Herzgewebe bilden. Gleichzeitig ist die Klappenstruktur dicht genug, um den Blutfluss zu gewährleisten.

3D-gedruckte Herzklappenwurden in einem künstlichen Kreislaufsystem getestet, das den Blutfluss und den Druck im Körper simuliert. Unter den untersuchten Bedingungen öffneten und schlossen sich die Herzklappen korrekt. Darüber hinaus zeigten erste In-vitro-Tests das Wachstum von Zellkulturen auf einer Trägerstruktur. Die Forscher planen, bald Tierversuche durchzuführen.

Unser Ziel ist es, ein Biosimilar von Herzklappen zu schaffen,Beitrag zur Bildung von neuem funktionellem Gewebe im Patienten. Vor allem Kindern könnte eine solche Lösung zugute kommen, da die derzeit eingesetzten Herzklappen nicht mitwachsen und daher über die Jahre in mehreren Operationen ausgetauscht werden müssen.

Petra Mela, Professorin für Medizinische Materialien und Implantate an der Technischen Universität München, eine der Leiterinnen der Studie

Titelbild: Andreas Heddergott, TUM

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