Forscher der ETH Zürich und der südafrikanischen Firma SAT entwickeln mit dem 3D-Drucker künstliche, maßgeschneiderte Herzklappen aus Silikon. Vom ersten klinischen Einsatz sind sie mindestens ein Jahrzehnt entfernt. Die ersten Tests verliefen aber sehr positiv.

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Herzklappen sind wie Ventile, die dafür sorgen, dass das Blut in nur eine Richtung fließt. Ist die Herzklappe beschädigt oder verengt, läuft das Blut zurück. Das Herz wird dadurch stark belastet. Das führt zu Herzrhythmusstörungen oder Herzversagen. Forschern der ETH Zürich und der südafrikanischen Firma SAT ist es laut einer Pressemitteilung der Universität gelungen, eine künstliche Herzklappe zu entwickeln, die mit dem 3D-Drucker hergestellt wird.

Bedarf an künstlichen Herzklappen steigt

Fachleute gehen davon aus, dass der Bedarf an künstlichen Herzklappen in den nächsten Jahrzehnten zunehmen wird. 3D-gedruckte Ersatzklappen sollen diesen Bedarf decken. Bisher genutzte Klappen sind aus Metall oder tierischem Gewebe. Das Modell aus Silikon bietet einige Vorteile, über die die Entwickler in der Fachzeitschrift „Matter“ berichten.

Mit der bisherigen Methode dauerte die Herstellung einer Klappe mehrere Tage und kostete sehr viel Geld. Eine Herzklappe aus dem 3D-Drucker ist in eineinhalb Stunden fertig. Bei den neuen Herzklappen können Forscher zuerst Größe und Form bestimmen und die undichte Klappe durch ein maßgeschneidertes Modell austauschen. Zuvor werden in einer Computersimulation die auf das Implantat wirkenden Kräfte und die Verformungen berechnet.

Herzklappe aus Silikon aus dem 3D-Drucker
Die 3D-gedruckte Herzklappe soll den steigenden Bedarf an künstlichen Herzklappen decken (Bild © Screenshot YouTube Video „Custom 3D Printed Heart Valves“).

Die Herstellung

Forscher beginnen mit einem Negativ-Abdruck in Form einer dreizackigen Krone. Dieser wird mit Silikon-Tinte besprüht. Es entsteht ein dünner Klappenflügel. Das Muster aus Kollagenfasern, das die natürliche Herzklappe durchzieht, wird mit einer zähen Silikonpaste imitiert. Auf ähnliche Weise wird die verbundene Blutgefäßwurzel erstellt. Das Ergebnis wird mit einem netzförmigen Stent überzogen, der für das Anschließen der Herzklappe an die Blutbahn notwendig ist. Die ETH Zürich berichtete von vielversprechenden ersten Tests. Nun soll die Lebensdauer der Ersatz-Herzklappen auf 10-15 Jahre gesteigert werden.

Der 3D-Druck hat in der Forschung rund um das Herz schon einige nennenswerte Punkte erreicht. Erst vor wenigen Monaten konnten wir über ein Mini-Herz aus dem 3D-Drucker berichten. Britischen Forschern ist es außerdem gelungen, den 3D-Druck und die 3D-Bildgebung zu nutzen, um Herzfehler von Babys bereits im Mutterleib zu diagnostizieren. Bis die ersten Silikon-Klappen zum Einsatz kommen, werden bestimmt noch zehn Jahre vergehen, da in solchen Fällen zahlreiche klinische Phasen durchlaufen werden müssen.

Maßgeschneiderte Herzklappe aus dem 3D-Drucker

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