Medizinische Forschung:

Wissenschaftler der ETH Zürich stellen mit 3D-Druck funktionsfähiges Herz aus Silikon her

 13. Juli 2017  Susann Heinze-Wallmeyer  

Forschern für Functional Material-Engineering an der ETH Zürich ist es gelungen, mittels 3D-Druck ein Silikonherz herzustellen, welches fast so genau schlägt wie die reale Vorlage. Das künstliche Herz hält allerdings nur etwa 30 bis 40 Minuten bzw. für ca. 3.000 Schläge. Danach kam es zu Rissbildungen.

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Logo ETH ZürichNiemand kann voraussagen, wie lange ein Patient auf ein Spenderherz warten muss. Zwar gibt es Dringlichkeitslisten, aber trotzdem kann niemand vorhersagen, wann ein passendes Organ gefunden ist. Insgesamt leiden weltweit etwa 26 Millionen Menschen unter einer Herzinsiffizienz, es gibt aber viel zu wenig Spenderherzen. Um die Zeit bis zur Transplantation eines Herzens zu überbrücken, muss nach Alternativen gesucht werden. Der 3D-Druck könnte dabei eine sehr gute Möglichkeit bieten.

Die Forscher versuchen die Möglichkeiten des 3D-Drucks für die Fertigung von hochentwickelten Repliken unseres wichtigsten Organs zu nutzen. Wissenschaftlern der Eidgenössischen Technischen Hochschule (ETH) Zürich ist es gelungen, mit dem 3D-Druck-Verfahren ein funktionelles Silikon-Herz herzustellen, das fast so häufig schlägt wie ein richtiges Herz. Harte mechanische Blutpumpen könnten hingegen Komplikationen hervorrufen.

Kunstherz aus Silikon
Dieses Kunstherz imitiert ein menschliches Herz für etwa 30 bis 40 Minuten. (Bild: © Zurich Heart)

Nicholas Cohrs, Doktorand der Forschergruppe von Professor Wendelin Stark an der ETH Zürich äußerte sich dahingehend, dass es ihr ZIel sei, ein künstliches Herz zu erschaffen, welches in etwa gleich groß ist wie ein menschliches Herz und auch dessen Form und Funktion so gut wie möglich nachahmt.

Das neu entwickelte Herz aus Silikon besitzt einen linken und einen rechten Ventrikel, welche durch eine zusätzliche Kammer und nicht durch ein Septum getrennt sind. Die zusätzliche Kammer entleert sich mit Druckluft und pumpt die Flüssigkeit aus den Blutkammern. Sie ersetzt also die Muskelkontraktion des menschlichen Herzens.

Für die Herstellung des Silikon-Herzens griff man auf den 3D-Druck und eine Wachs-Gießtechnik zurück. Das Herz ist 390 Gramm schwer und hat ein Volumen von 679 Kubikzentimeter. „Es ist ein Silikon-Monoblock mit komplexer innerer Struktur,“, so Cohrs. Leider kann es bis jetzt nicht in einen menschlichen Körper implantiert werden. Einer der Gründe liegt darin, dass es nur etwa 3.000 Schläge oder 30 bis 40 Minuten hält.

In anderer Hinsicht stellt das Herz aber durchaus einen Erfolg dar. „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,“ so Cohrs weiter. Bei ihren Tests konnte die Forschergruppe auf eine hochmoderne Testumgebung zurückgreifen, bei der das menschliche Herz-Kreislauf-System simuliert wurde. Die Flüssigkeit, die hier zum Einsatz kam, besitzt in etwa die gleiche Viskosität wie menschliches Blut.

Die Forschungsergebnisse wurden im Journal „Artifical Organs“ veröffentlicht.

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