Okkluder Zuverlässiger Verschluss des Herzens bei Vorhofflimmern

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Vorhofflimmern kann zu gefährlichen Blutgerinnseln im Herzen führen. Forscher des Helmholtz-Zentrums Hereon entwickeln einen Verschlusspfropfen mit Sensoren, der präzise im Herzen platziert werden kann und Gerinnsel eindämmt.

Weltweit sind rund 60 Millionen Menschen von Vorhofflimmern betroffen. Bei dieser Form von Herzrhythmusstörungen ziehen sich die Vorhöfe des Herzens nicht mehr richtig zusammen, sondern bewegen sich schnell und ungeordnet. Dadurch wird der Blutfluss durch das Herz erheblich gestört. Besonders an den kleinen Ausstülpungen des linken Vorhofs, dem so genannten linken Vorhofanhang, fließt das Blut turbulent und fast chaotisch. Dadurch können sich Blutgerinnsel bilden, die die Arterien verstopfen und zu einem Schlaganfall führen.

Viele Menschen mit Vorhofflimmern erhalten daher kleine Pfropfen, die in ihr Herz implantiert werden. Diese Okkluder verschließen das Herzanhängsel, sodass kein Blut mehr hineinfließen kann. Dadurch wird auch das Risiko der Bildung von Blutgerinnseln verringert. Bei manchen Patienten schließen die Okkluder jedoch nicht richtig ab. Es verbleiben kleine Lücken zwischen dem Verschluss und dem inneren Herzgewebe, durch die das Blut ein- und wieder ausströmen kann. Trotz des Verschlusses können sich Blutgerinnsel bilden.

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Variable Passform und Sensoren sorgen für guten Sitz

Bislang sind handelsübliche Okkluder nur in Standardgrößen mit festen Durchmessern erhältlich. Daher passen sie nicht immer perfekt. Ein Forscherteam des Hereon-Instituts für Aktive Polymere in Teltow hat sich deshalb vor einiger Zeit mit Ärzten der Berliner Charité zusammengetan, um Verschlüsse zu entwickeln, die präziser in die linke Vorhofgegend des Herzens eingesetzt werden können. Die von dem Forscherteam entwickelten Okkluder können ähnlich wie die Blende einer Kamera geweitet und geschlossen werden. So lassen sie sich besser in der Öffnung des Anhängsels positionieren.

Okkluder werden heute minimalinvasiv über Katheter in das Herz eingeführt – also durch große Blutgefäße in den Vorhof geschoben. Eine Herausforderung für die Ärzte besteht darin, dass sie von außen nicht beobachten können, ob der Okkluder gut positioniert ist. Die Position kann nur mit bildgebenden Verfahren wie Röntgen oder Ultraschall korrigiert werden. Kleine Lücken zwischen dem Okkluder und dem Anhängsel sind kaum zu erkennen. Die neuen Okkluder besitzen daher auf ihrer Oberfläche hauchdünne Sensoren, die erkennen können, ob der Okkluder fest auf dem Gewebe aufliegt oder nicht.

Nanometerfeine Oberflächenstruktur mittels Elektrospinnen

Für die Okkluder wird zunächst ein hauchdünnes Gewebe aus Nanometer-Polymerfasern hergestellt. Dazu wird ein flüssiges Polymer durch eine Düse geleitet, aus der die Fasern wie der Faden einer Spinne herausschießen. Diese Fasern werden kreuz und quer übereinander gelegt, bis ein Gewebe entsteht, das unter dem Mikroskop dem feinen Faserknäuel eines Kleenex-Taschentuchs ähnelt. Dieser Vorgang wird als Elektrospinnen bezeichnet. In einem zweiten Schritt werden die Sensoren in das Gewebe integriert. Anschließend wird das Gewebe auf den Okkluder geklebt.

Förderung und die nächsten Schritte

Nach zwei Jahren Arbeit sind die ersten Prototypen entstanden. Das Projekt wird nun im Rahmen des Programms GO-Bio initial des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) mit über einer Million Euro für weitere zwei Jahre gefördert. Damit werden die Okkluder ab dem nächsten Jahr – zunächst in der präklinischen Phase – an Schweineherzen getestet. „Das wird spannend, denn es wird sich zeigen, wie gut die Verschlüsse im lebenden, sich bewegenden Herzen funktionieren“, sagt Teltow-Forscherin Dr. Katarzyna Polak-Kraśna, die die Abteilung Digitales Design und Verarbeitung leitet.

Nach erfolgreichen ersten Tests im Tierversuch plant das Team eine Ausgründung, die es ermöglichen wird, das Gerät in klinische Studien und in Kliniken zu bringen, um die Behandlungsergebnisse der Patienten zu verbessern und ihr Schlaganfallrisiko zu senken.

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