Forscher stellten mit Hilfe von 3D-Druck erstmals ein weiches künstliches Herz her

Alexander Stindt
Neue Technik ermöglicht die Produktion von verbesserten künstlichen Organen
Schweizer Forschern ist es gelungen, ein weiches Kunstherz mit der Hilfe eines 3D-Druckers herzustellen. Bisher hatten existierende Kunstherzen viele Nachteile. Die neue Technik der Herstellung ermöglicht es, dass komplexe Organe wie beispielsweise das menschliche Herz mit der Hilfe von 3-Druck erzeugt werden. Diese Organe funktionieren besser und ähneln bei ihrer Funktion wirklichen Organen des menschlichen Körpers.

Den Wissenschaftlern der ETH Zürich ist es gelungen, ein Kunstherz mit der Hilfe eines 3D-Druckers herzustellen. Das neue weiche Kunstherz soll dem natürlichen Vorbild möglichst nahe kommen. Die Mediziner veröffentlichten die Ergebnisse ihrer Untersuchung in der Fachzeitschrift „Artificial Organs“.

Viele Menschen auf der Welt leiden unter Problemen mit ihrem Herz. Vielleicht könnte einigen der Betroffenen durch die Ergebnisse der neuen Untersuchung geholfen werden. Forschern ist es dabei zum ersten Mal gelungen, ein weiches Herz mit der Hilfe eines 3D-Druckers herzustellen. (Bild: Adiano/fotolia.com)

Welche Probleme haben bisher hergestellte künstliche Herzen?
Es gibt natürlich Gründe dafür, warum die Natur das Vorbild für neue künstliche Herzen sein sollte. Beispielsweise ist die Mechanik der bisher erstellten Kunstherzen sehr anfällig für Störungen. Außerdem weisen die bisher produzierten Kunstherzen keinen Puls auf. Die Folgen für den Körper sind noch unklar, erläutern die Wissenschaftler. Ein neu entwickeltes Herz sollte also bestenfalls ungefähr die gleiche Größe, Form und Funktion wie ein echtes menschliches Herz haben, fügen die Autoren hinzu. Ein weiteres Problem bisher hergestellter Herzen sei, dass sich Metall-und Kunststoff-Mechanismen häufig schwierig in das Gewebe integrieren lassen. Außerdem könne es sogar zu Schäden am Blutbild kommen.

Schweizer Forscher stellen das erste weiche künstliche Herz her
Ein kleines Team an der ETH, geführt von Doktorand Nicholas Cohrs, hat jetzt das erste weiche künstliche Herz geschaffen. Das neue Herz hat außerdem einen Pumpmechanismus, bei dem die Silikonventile ähnlich wie ein echtes Herz pumpen, sagen die Forscher. Der Mechanismus funktioniere ähnlich wie bei einem echten Herz. Zwischen den sogenannten Ventrikeln liege eine Kammer, welche sich füllt und entleert. Dabei wird eine Pumpwirkung erzeugt, welche die Muskelkontraktion des menschlichen Herzens simuliert, fügen die Mediziner hinzu.

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Wie ist das künstliche Herz aufgebaut?
Das Herz wurde durch sogenannten 3D-Druck erstellt. Diese Technik ermöglichte es den Wissenschaftlern, eine komplexe innere Struktur herzustellen. Dafür wird weiches und flexibles Material verwendet. Das ganze künstliche Herz ist ein Einzelteil, weswegen es keine Probleme damit gibt, wie verschiedene interne Mechanismen zusammenpassen, erklären die Autoren. Die einzigen Ausnahmen seien an den Ein- und Ausgängen, wo das Blut ein- und austritt. Das neu produzierte Herz wiegt 390 Gramm. Es hat ein Volumen von 679 cm³. Wie bei einem echten Herz besteht auch das Kunstherz aus einer rechten und einer linken Herzhälfte, erläutern die Experten weiter.

Produziertes Herz ist bisher nur sehr kurz belastbar
In verschiedenen Tests konnten die Mediziner feststellen, dass das weiche Kunstherz gut funktioniert. Es gelang dem künstlichen Herz eine dem menschlichen Blut ähnelnde Flüssigkeit erfolgreich zu pumpen. Es gib allerdings noch eine Problem mit dem neuen künstlichen Herz. Bisher hält das Material nur etwa 3.000 Schläge durch. Dies entspricht einer Laufdauer von etwa einer halben bis einer dreiviertel Stunde, erklären die Autoren. Nach der halben Stunde nehme das Material durch die Belastung Schaden.

Das neu entwickelte Herz Basis für ein neues Konzept
Das Ziel der Forschungsarbeit war es nicht ein direkt implantierbares Herz herzustellen, es ging viel mehr darum, bei der Entwicklung in eine völlig neue Richtung zu denken, sagen die Experten aus der Schweiz. Die Belastbarkeit des Materials und die Leistung müssen in Zukunft noch entscheidend verbessert werden. Das hergestellte Herz sei aber ein Beweis dafür, dass das neue Herstellungskonzept funktioniert, fügen die Wissenschaftler hinzu. „Als Maschinenbauer hätte ich nie gedacht, dass ich jemals eine weiches künstliches Herz in meinen Händen halten würde“, erklärt Anastasios Petrou. „Ich bin jetzt so fasziniert von dieser Forschung, dass ich sehr gern weiter an der Entwicklung der künstlichen Herzen arbeiten würde“, fügt der Experte hinzu. (as)