Wissenschaftler haben ein ultradünnes Herzgerät vom Patch-Typ hergestellt und erfolgreich getestet, das den Herzschlag überwachen und bei Bedarf Stimulationen durchführen kann.
Derzeit werden diese Funktionen von sperrigen und aufdringlichen Geräten wie Herzschrittmachern ausgeführt. Obwohl es sich dabei jahrzehntelang um Wundermaschinen handelte, ist der zur Implantation von Herzschrittmachern erforderliche chirurgische Eingriff kompliziert und kann riskant sein. Das neue Gerät hingegen verfügt über einen einzigartigen Kleber, der es ermöglicht, direkt an einem feuchten Organ wie dem Herzen zu kleben.
Die Forscher, aus Yonsei Universität in Korea glauben, dass die von ihnen entwickelte Plattform eines Tages Herzschrittmacher ersetzen und somit unnötige chirurgische Risiken vermeiden könnte. Bisher hat das Team das Gerät nur an einem lebenden Kaninchenmodell und einem künstlichen Herzen getestet, aber erfolgreiche Ergebnisse deuten darauf hin, dass es sich um eine vielversprechende neue Technologie handelt, die weiterer Untersuchungen bedarf.
Kann dies einen Herzschrittmacher ersetzen?
Ein zentrales Herzproblem, mit dem sich die Forscher in ihrer Forschung befassten, ist Herzrhythmusstörung, also ein unregelmäßiger Herzschlag. Das Herz kann zu schnell, zu langsam oder unregelmäßig schlagen. Unabhängig davon ist die Ursache von Herzrhythmusstörungen die Fehlfunktion elektrischer Impulse, die den Herzschlag koordinieren sollen. Manchmal sind Herzrhythmusstörungen unbemerkt oder nur ein geringfügiges Ärgernis, in bestimmten Situationen können sie jedoch lebensbedrohlich sein. Wenn das Problem schwerwiegend genug ist, kann die chirurgische Implantation eines Herzschrittmachers die einzige verbleibende Option sein.
Die hier durchgeführte Forschung bietet Patienten möglicherweise eine weniger invasive Option, die mehr Menschen die Möglichkeit geben würde, Herzrhythmusstörungen zu überwachen und zu stoppen. Das neue Gerät ist eine winzige Plattform, die aus einer Aktivmatrix-Anordnung druckempfindlicher Transistoren besteht, die Herzschläge erkennen können, sowie niederohmigen Elektroden, um das Herz zu stimulieren und Herzrhythmusstörungen zu stoppen. In Tests an Kaninchen war das Gerät in der Lage, Herzrhythmusstörungen zu erkennen und durch geeignete elektrische Behandlung die Herzrhythmusstörungen zu korrigieren.
Einer der vielversprechenderen Aspekte dieser neuen Plattform ist ihre geringe Dicke. Die Gesamtdicke der Sensorfolie beträgt 38 µm. Als Referenz: Ein Standard-Herzschrittmacher ist ungefähr das Größe einer Streichholzschachtel und menschliche Haare liegen im Allgemeinen dazwischen 17 bis 181 μm dick. Offensichtlich ist die hier untersuchte Plattform um viele Größenordnungen kleiner als unsere derzeit besten Lösungen zur Herzüberwachung und -stimulation.
Zusätzlich zur winzigen Größe des Geräts entwickelten die Forscher auch eine ungewöhnliche Methode, um es am Herzen selbst zu befestigen. Derzeit verfügen Herzschrittmacher über einen Generator, der an einem Draht befestigt ist, der durch ein Blutgefäß im Herzen verläuft. Die neue Plattform funktioniert eher wie ein Stück Klebeband, das auf das Epikard des Herzens geklebt wird.
Der Grund, warum dies eine so unglaubliche Offenbarung ist, ist derselbe, der zu Frustration führen kann, wenn man versucht, etwas auf eine nasse Oberfläche zu kleben. Ähnlich wie das Anbringen eines Stücks Klebeband auf einem Lebensmittelbehälter mit Kondenswasser war es eine Herausforderung, ein Herzgerät in Form eines Pflasters über einen längeren Zeitraum am Herzen zu befestigen. Um dieses Problem zu lösen, griffen die Forscher auf die Natur zurück. Konkret fanden sie einen Hydrogel-Klebstoff auf Alginatbasis, der die Klebeeigenschaften von Muscheln in Unterwasserumgebungen nachahmt. Dieser Kleber haftet nicht nur am feuchten Epikard, sondern wird auch nicht vom Körper resorbiert und ist biokompatibel und für den Menschen ungiftig.
Was kommt als nächstes?
Natürlich gibt es noch viel zu tun, damit solche Geräte Herzschrittmacher jemals in nennenswertem Umfang ersetzen können. Zunächst führten die Forscher nur eine Durchführung durch in vivo Tests an Kaninchen und an einem künstlichen Herzen. Es bedarf weiterer Arbeit, bevor wir dieser Technologie Menschenleben anvertrauen können.
Temporärer Schrittmacher reguliert den Herzrhythmus und verschwindet dann vollständig
Darüber hinaus glauben die Forscher, dass Herzrhythmusstörungen nur der Anfang sind. Sie gehen davon aus, dass sich diese Methode auf die Untersuchung und Überwachung anderer Herzerkrankungen wie Myokardinfarkt, hypertrophe Kardiomyopathie, konzentrische Hypertrophie und dilatative Kardiomyopathie ausweitet.
Das Team beschreibt das Herzgerät in Wissenschaft Fortschritte.
