Resorbierbare Sensorik Magnetpatch macht Herzbewegungen von außen messbar

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Ein Magnet ohne Metall, der sich im Körper abbaut: Ein internationales Forschungsteam hat ihn als Patch auf dem Herzen von Schweinen erprobt. Über vier Wochen erfassten Hall-Sensoren auf der Haut sein Magnetfeld, eine Software berechnete daraus die Auswurffraktion. Das Implantat enthält weder Batterie noch Elektronik. Energieversorgung und Datenverarbeitung bleiben außerhalb des Körpers.

Ein Magnet auf dem Herzen könnte helfen, die Pumpfunktion des Organs über längere Zeit von außen zu verfolgen. Diesen Ansatz erprobt ein Team um Wubin Bai von der University of North Carolina at Chapel Hill. Der Magnet bewegt sich mit jedem Herzschlag; Sensoren auf der Brustwand erfassen die Veränderungen seines Felds. Der implantierte Marker enthält kein Metall und wird nach Angaben der Forscher im Körper biologisch abgebaut.

Im Schweinemodell bestimmten die Forscher auf diese Weise über vier Wochen die Auswurffraktion, also den Anteil des Blutvolumens, den die linke Herzkammer pro Schlag auswirft. Als Referenz diente der Herzultraschall. Die Arbeit erschien am 19. Oktober 2026 in „Nature Materials“; beteiligt waren unter anderem die Columbia University in New York und die Universität Nanjing [1].

Magnetismus aus Kohlenstoff und Stickstoff

Ausgangsstoff ist graphitisches Kohlenstoffnitrid. Die Forscher entfernen gezielt Stickstoffatome aus dessen Gerüst. Dabei entstehen ungepaarte Elektronenspins, die nach ihrem Modell über das umgebaute Bindungsnetz miteinander koppeln. Die so erzeugte Magnetisierung bleibt nach Angaben der Autoren unter physiologischen Bedingungen stabil [1].

Bisherige metallfreie Magnetmaterialien seien für zuverlässige Messungen in klinisch relevanten Gewebetiefen zu schwach, begründet das Team seinen Ansatz. Der neue Werkstoff erreiche dagegen einen mit metallischen Magneten vergleichbaren Ferromagnetismus [1].

Zusammen mit dem abbaubaren Polymer PLGA und dem Seidenprotein Fibroin bildet der Werkstoff einen entfaltbaren Patch, der sich über einen Katheter zuführen lässt. Das Material testeten die Forscher außerdem in einem injizierbaren Hydrogel, mit dem sie Veränderungen an der Leber dreidimensional rekonstruierten [1].

Die Elektronik bleibt draußen

Das Implantat ist rein passiv. Die externe Hall-Sensoranordnung liefert 64 Messkanäle. Ein Mikrocontroller vom Typ ESP32-S3 überträgt die Daten per WLAN an einen Rechner. Dort setzt die Auswertesoftware sie zu einem Raster von acht mal acht Werten zusammen, rekonstruiert das Magnetfeld und berechnet die Auswurffraktion. Zusätzlich enthält die Software eine Funktion zur Klassifikation des Herzrhythmus. Die Ergebnisse lassen sich auch auf einem Smartphone im selben Netzwerk anzeigen. Code und Firmware hat die Gruppe unter MIT-Lizenz auf GitHub veröffentlicht [2].

Alles, was Strom braucht, sitzt damit außerhalb des Körpers. Anders als eine Ultraschallsonde benötigt die magnetische Messung keine akustische Ankopplung an das Gewebe. Nach Angaben der Autoren ist das Verfahren zudem robust gegenüber Bewegungsartefakten [1].

Vom Tierversuch zur Anwendung

Die Autoren sprechen von Verläufen auf klinischem Niveau. Wie groß die Abweichungen gegenüber dem Herzultraschall ausfallen und wie viele Tiere untersucht wurden, geht aus dem frei zugänglichen Abstract nicht hervor. Unabhängig davon handelt es sich um Tierversuche; die Praxistauglichkeit beim Menschen ist damit nicht belegt.

Wie zuverlässig das Verfahren unter wechselnden Bewegungs- und Messbedingungen arbeitet und wie verträglich der biologische Abbau langfristig ist, muss klinisch untersucht werden. Die vier Wochen beschreiben den Messzeitraum, nicht die Zeit bis zur vollständigen Resorption.

Quellen

[1] Wu Y, Yue Z, Xing S, Yang D, Wang J, Liu Y, et al. Bioresorbable metal-free molecular magnets enable untethered organ monitoring. Nat Mater. 2026 Oct 19. doi: 10.1038/s41563-026-02759-4.
[2] Bai Group. MagCNWeb [Internet]. GitHub; [zitiert am 22. Oktober 2026]. Verfügbar unter: https://github.com/sxing1208/MagCNWeb.