Künstliche Organe 17.07.2017, 14:53 Uhr

Weltweit erstes pumpendes Kunstherz aus dem 3D-Drucker präsentiert

Züricher Forscher präsentieren das erste künstliche Herz aus dem 3D-Drucker, das pumpt wie ein menschliches Herz. Allerdings hält es noch keinen Belastungen stand.

Das Silikonherz aus Zürich stammt aus dem 3D-Drucker.

Das Silikonherz aus Zürich stammt aus dem 3D-Drucker.

Foto: Zurich Heart

Weltweit arbeiten Wissenschaftler daran, künstliche Organe herzustellen. In den meisten Fällen wird versucht, die Organe aus Stammzellen des menschlichen Körpers zu züchten. Forscher der ETH Zürich aber sind einen anderen Weg gegangen und haben nun einen besonderen Erfolg verkündet: Das erste pumpende Herz aus dem 3D-Drucker.

Das Kunstherz aus dem 3D-Drucker

Das gedruckte Organ besteht aus Silikon und sieht aus, wie man sich ein Herz so vorstellt. Nur eben cremeweiß statt blutrot. Ziel des Entwicklers Nicholas Cohrs, Doktorand in der Gruppe für Funktionelles Material-Engineering war es von Beginn an, „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“.

Optisch ist das jedenfalls gelungen und auch das Gewicht dürfte passen: Das Kunstherz wiegt rund 390 Gramm. Im Innern ist das Silikon-Organ unterteilt in eine linke und eine rechte Herzkammer, die von einer weiteren Kammer getrennt wird. Diese mittlere Kammer ist das eigentliche Herzstück des Kunstorgans. Sie ahmt die Muskelkontraktionen des menschlichen Herzens mit Luftdruck nach und pumpt so die Flüssigkeit aus den nebenstehenden Kammern. In der Theorie funktioniert das, wie dieses Video zeigt.

Als Spenderorgan ungeeignet

In der Praxis hat sich das Kunstherz noch nicht bewährt. Belastungstests konnte es bisher nur eine halbe bis dreiviertel Stunde standhalten, das sind ca. 3000 Schläge, wie Maschinenbauer Anastasios Petrou vom Lehrstuhl für Produktentwicklung und Konstruktion der ETH Zürich zeigte. Die Forscher weisen deshalb auch darauf hin, dass es sich bei ihrem Versuch um einen Machbarkeitstest handelt. „Unser Ziel war nicht, ein implantierbares Herz vorzustellen“, sagt Cohrs, „sondern bei der Entwicklung von künstlichen Herzen in eine neue Richtung zu denken.“  

Bedarf an Kunstherzen wäre hoch

Neben all den anderen Kunstorganen werden auch Herzen dringend benötigt. Rund 26 Millionen Menschen weltweit warten auf ein geeignetes Spenderherz, weil sie selbst an Herzinsuffizienz leiden. Die Zahl der Spenderorgane reicht jedoch bei weitem nicht aus. Und die Mechanik bisheriger Herzprothesen ist störungsanfällig. Insofern ist das weiche und formbare Kunstherz eine Option, an der die Forschung ansetzen kann, um Patienten mit Herzproblemen künftig tatsächlich besser helfen zu können.

Nicht der erste Versuch, Organe zu drucken

Münchner Studierende der Hochschulen LMU und TUM hatten im November 2011 einen 3D-Drucker und eine Biotinte vorgestellt, mit denen sich lebende Zellen zu Organen formen lassen sollten. Es ist neben dem jetzt vorgestellten Verfahren der ETH Zürich ein weiterer Baustein auf dem Weg hin zu einem künstlichen, implantierbaren Herz. Einen Schritt weiter sind die Wissenschaftler mit Hautzellen. Anfang des Jahres gelang es spanischen Forschern, menschliche Haut zu drucken, die für Implantationen nutzbar sein soll.

Die Forschungsergebnisse der Züricher Forscher erschienen zuerst im Fachmagazin Artificial Organs.

Von Lisa Schneider
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