Kundenspezifische 3D-gedruckte Herzklappen aus Silikon

Wissenschaftler der ETH Zürich und des südafrikanischen Unternehmens Strait Access Technologies stellen mithilfe des 3D-Drucks maßgeschneiderte künstliche Herzklappen aus Silikon her. Dies könnte dazu beitragen, den wachsenden Bedarf einer alternden Bevölkerung an Ersatzherzklappen zu decken.

Forscher der ETH Zürich und des südafrikanischen Unternehmens SAT suchten nach einer Alternative zu den derzeit verwendeten Ersatzherzklappen. Und mit einigem Erfolg: Sie haben eine künstliche Herzklappe aus Silikon entwickelt, die mit Hilfe von 3D-Druckern in mehreren Schritten hergestellt wird. Die Wissenschaftler haben in einem Artikel in der neuesten Ausgabe der Fachzeitschrift „Matter“ über ihre Arbeit berichtet.

Das neue Modell hat gegenüber herkömmlichen Herzklappen mehrere Vorteile: Die Silikon-Herzklappe kann präziser auf den Patienten zugeschnitten werden, da die Forscher zunächst die individuelle Form und Größe der undichten Herzklappe mittels Computertomographie oder Magnetresonanztomographie bestimmen. Auf diese Weise kann eine Herzklappe gedruckt werden, die perfekt zur Herzkammer des Patienten passt. Aus den Bildern erstellen die Forscher ein digitales Modell und eine Computersimulation, um die auf das Implantat einwirkenden Kräfte und deren mögliche Verformung im Voraus zu berechnen. Das verwendete Material ist auch körperverträglich, während der Blutfluss durch die künstliche Herzklappe so gut ist wie bei herkömmlichen Ersatzklappen.

Herzchirurgen haben traditionell Implantate verwendet, die entweder aus harten Polymeren oder tierischem Gewebe (von Kühen oder Schweinen) in Kombination mit Metallrahmen bestehen. Um zu verhindern, dass der Körper diese Implantate abstößt, müssen Patienten lebenslange Immunsuppressiva oder Antikoagulanzien einnehmen, die erhebliche unerwünschte Nebenwirkungen haben.

Die Herstellung künstlicher Herzklappen ist außerdem teuer und zeitaufwändig. Die neue Art von Silikon-Herzklappen umgeht dieses Problem. Forscher benötigen nur etwa anderthalb Stunden, um ein solches Ventil mit einem 3D-Drucker herzustellen. Im Gegensatz dazu dauert es mehrere Arbeitstage, um eine künstliche Herzklappe aus Rindermaterial von Hand herzustellen. Die Produktion mit 3D-Druckern könnte ebenfalls beschleunigt werden: Eine Reihe von Druckern könnte beispielsweise täglich dutzende oder sogar Hunderte von Ventilen produzieren.