Heute existierende Kunstherzen haben viele Nachteile. Ihre Mechanik ist anfällig für Störungen, außerdem kommen sie ohne Puls aus - wobei noch unklar ist, welche Folgen dies für den Körper haben könnte.
Die Krux mit den Kunstherzen
Dabei sind gut funktionierende Herzen mehr als nötig: Rund 26 Millionen Menschen weltweit leben mit einer Herzinsuffizienz und Spenderherzen sind Mangelware. Mit mechanischen Kunstherzen und Herzunterstützungssystemen werden die Wartezeiten von schwerkranken Patientinnen und Patienten überbrückt, bis sie ein Spenderherz erhalten oder das Herz sich von selber wieder erholt.
„Ziel muss sein, ein Herz zu entwickeln, das ungefähr die gleiche Größe hat wie das eines Patienten und welches das menschliche Herz in Form und Funktion so gut wie möglich imitiert“, erklärt Nicholas Cohrs, Doktoran in der Gruppe von Wendelin Stark, Professor für Funktionelles Material-Engineering an der ETH Zürich.
Menschliches Herz aus Silikon nachgedruckt
Genau deshalb hat das Forscherteam mittels 3D-Drucker ein weiches Kunstherz hergestellt. Das Imitat wiegt 390 Gramm und hat ein Volumen von 679 Kubikzentimetern. Wie ein echtes Menschenherz besteht auch dieses Kunstherz aus einer rechten und einer linken Herzhälfte. Anders als beim menschlichen Herzen werden diese aber nicht durch eine Scheidewand, sondern durch eine zusätzliche Kammer getrennt. Diese wird durch Luftdruck bewegt und ist nötig, um die Flüssigkeit aus den Blutkammern zu pumpen. Das ersetzt die Muskelkontraktion des menschlichen Herzens.
Silikonherz auf dem Prüfstand
Ob dieses Kunstherz auch funktioniert, hat Anastasios Petrou getestet. Er ist Doktorand bei der Professur für Produktentwicklung und Konstruktion von ETH-Professor Mirko Meboldt. Die Maschinenbauingenieure der ETH Zürich, welche die Herzpumpen verbessern, haben ein Modul entwickelt, mit dem sie den menschlichen Herzkreislauf nahezu perfekt simulieren können. Für ihre Tests schlossen die Forscher das Silikonherz an dieses System an, in dem eine Flüssigkeit mit vergleichbarer Viskosität wie Blut zirkuliert.
Auf dem Prüfstand konnten die Wissenschaftler beweisen, dass das weiche Kunstherz grundsätzlich funktioniert und sich sehr ähnlich bewegt wie das menschliche Pendant. Ein Problem hat das künstliche Herz aber: Bis jetzt steht es nur rund 3000 Schläge durch, was einer Laufdauer von etwa einer halben bis einer dreiviertel Stunde entspricht, danach kapituliert das Material. Ziel der Wissenschaftler ist es also nun, das Material robuster machen, damit es echten menschlichen Belastungen standhält.
