MIT-Forscher stellen maßgefertigte 3D-gedruckte Herzreplikate vor

WissenschaftlerInnen des Massachusetts Institute of Technology (MIT) haben 3D-gedruckte Herzreplikate entwickelt. Die Soft-Roboter-Modelle sind patientenspezifisch und könnten den Ärzten helfen, das beste Implantat für eine Person auszuwählen.

In der Theorie ist der Vorgang recht schnell erklärt: Zunächst mussten die WissenschaftlerInnen medizinische Bilder des Herzen der Patienten anfertigen. Diese werden in ein dreidimensionales Computermodell umgewandelt und anschließend mit flexibler Tinte gedruckt. Doch wie wird nun die Pumpleistung imitiert?

Hierfür orientierte sich das Team an einem lange bestehenden Medizingerät. Mit Hilfe von speziellen Manschetten, wird das gedruckte Herz und die Aorta umwickelt. Diese ähneln Blutdruckmanschetten, und besitzen auf ihrer Unterseite viele kleine Bläschen, die in einem genauen Muster angeordnet sind. Man kann sich die Konstruktion wie eine Luftpolsterfolie vorstellen, bei der durch geziehlte rythmische Ein- oder Ausströmung von Luft, das Pumpen imitiert wird. Dafür muss die Folie an ein pneumatisches System angeschlossen werden.

“Es war sehr ermutigend, dass wir in der Lage waren, die Strömungen und Drücke der Patienten nachzuahmen”, sagt Ellen Roche. “Wir drucken nicht nur die Anatomie des Herzens, sondern auch seine Mechanik und Physiologie nach. Das ist der Teil, der uns am meisten begeistert.”

Diese Folie erlaubt es den ForscherInnen auch, eine Gefäßverengung der Aorta zu imitieren, also eine Aortenstenose. Die Technologie kann also auch für die erfolgreiche Behandlung dieser Krankheit genutzt werden. Wo normalerweise eine Implantation einer zusätzlichen, künstlichen Aortaklappe notwendig ist, bei der anschließend nicht sicher ist, ob diese die Funktion tatsächlich verbessert, könnte nun mit einem individuell gedruckten Abbild des Herzens und der Aorta ein Funktionstest durchgeführt werden, und so die beste Größe und Form des Implantats gewählt werden. Laut dem Team des MIT könnten auch andere Herzleiden besser behandelt werden.

“Alle Herzen sind unterschiedlich”, sagt Luca Rosalia, Doktorand im MIT-Harvard-Programm für Gesundheitswissenschaften und Technologie. “Es gibt enorme Unterschiede, vor allem, wenn die Patienten krank sind. Der Vorteil unseres Systems ist, dass wir nicht nur die Form des Herzens eines Patienten nachbilden können, sondern auch seine Funktion sowohl in der Physiologie als auch im Krankheitsfall.”

Koautoren der Studie sind Caglar Ozturk, Debkalpa Goswami, Jean Bonnemain, Sophie Wang und Ellen Roche vom MIT, sowie Benjamin Bonner vom Massachusetts General Hospital, James Weaver von der Harvard University und Christopher Nguyen, Rishi Puri und Samir Kapadia von der Cleveland Clinic in Ohio.

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