Minimalinvasive Herz-OP: Bitte ein Pritt

17. Februar 2014
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Inspiriert von unter Wasser lebenden Würmern entwickelten Ärzte einen neuartigen Klebstoff, mit dem sich Gewebelücken am schlagenden Herzen auch im Blutstrom schließen lassen könnten. Das könnte die Korrektur angeborener Herzfehler bei Kindern wesentlich erleichtern.

„Bisher waren oft zeitaufwendige Nähte nötig, um Löcher im Herzen zu schließen. Die vorhandenen Klebstoffe waren entweder toxisch, hatten nicht genügend Klebekraft oder verloren unter feuchten, hochdynamischen Bedingungen ihre Klebekraft“, erklärt Dr. Nora Lang, Assistenzärztin in der Klinik für Angeborene Herzfehler und Pädiatrische Kardiologie des Universitäts-Herzzentrums Freiburg, den Ausgangspunkt ihrer Forschungsarbeiten. In Zusammenarbeit mit einem internationalen Forscherteam hat sie einen neuartigen, chirurgischen Klebstoff entwickelt, der die Korrektur angeborener Herzfehler bei Kindern wesentlich erleichtern könnte. Mit seiner Hilfe können innerhalb von Sekunden im schlagenden Herz biologisch abbaubare Flicken, sogenannte biodegradierbare Patches, angebracht werden, die sowohl hohem Blutdruck als auch schnellen Herzrhythmen standhalten. Die Ergebnisse der ersten präklinischen Studie wurden nun im Fachmagazin Science Translational Medicine veröffentlicht.

Kleben vermeidet Gewebeschäden und ihre Folgen

Vor allem bei minimalinvasiven Eingriffen am schlagenden Herzen, die postoperative Komplikationen verringern, Genesungszeiten verkürzen und Unannehmlichkeiten für den Patienten reduzieren, könnte der Herzklebstoff vorteilhaft sein. „Denn wegen der kleinen Körperöffnungen ist das Nähen hier besonders schwierig und langwierig“, schreiben die Wissenschaftler in ihrer Publikation. Weitere Nachteile einer Naht: Sie schließt nicht sofort wasserdicht und kann zu Gewebeschäden durch Ischämien führen. Eine große Herausforderung bei einer minimalinvasiven Herzoperation besteht darin, Gewebestücke zu verbinden oder prothetisches Material anzubringen, während das Herz schlägt und Blut fließt. Vor allem bei brüchigem Gewebe, wie es nach einem Herzinfarkt oder bei Kleinkindern vorkommt, sei das eine besondere Herausforderung, schreiben die Studienautoren.

Durch Licht aktivierbar

Dr. Lang und ihre Kollegen haben nun ein biokompatibles und vom Körper abbaubares, hydrophobisches Präpolymer (poly(glycerol sebacate acrylate) (PGSA)) entwickelt, das über UV-Licht innerhalb von Sekunden zu einem Gewebeklebstoff aktiviert werden kann. PGSA besteht aus zwei natürlich vorkommenden Monomeren: Glycerin, dem Grundbaustein von Fetten, und Sebacinsäure, einer metabolischen Zwischenstufe der Fettsäuren. Beide Stoffe haben bereits eine FDA-Zulassung. „PGSA ist eine visköse Substanz, zu der ein geringer Anteil eines Photoinitiators beigemischt wird. Diese Mischung wurde von uns als HLAA (hydrophobic light-activated adhesive) bezeichnet. Dann kann HLAA durch UV-Licht aktiviert werden“, erklärt Dr. Lang. Der Klebstoff ist wasserabweisend und wird bei Kontakt mit Blut nicht ausgewaschen.

Mutter Natur macht’s vor

Für die Entwicklung des Klebstoffs holten sich die Forscher Inspiration von der Natur: von einem Ringelwurm, der visköse und hydrophobe Sekrete produziert, die an feuchten Oberflächen haften. Der Wurm namens Phragmatopoma californica, der unter Wasser in selbstgebauten Röhren aus Sandkörnern und Muschelsplittern lebt, inspirierte die Forscher dabei besonders. Aus einer Drüse im Thorax sondert der sogennante Sandburgenwurm kleine Tropfen eines körpereigenen Klebstoffs ab, mit denen er aus Sandkörnern und Muschelsplittern Röhren zusammenklebt. „Der Kleber entspricht genau unseren Anforderungen: In feuchter Umgebung und bei mechanischer Beanspruchung bleibt er stabil“, erklärt Dr. Lang.

Bei mechanischer Beanspruchung lösen sich die meisten Kleber schnell wieder vom Gewebe und werden ausgespült, bevor sie ihre Aufgabe erfüllt haben. Durch Licht aktivierte Gewebeklebstoffe wurden zwar schon mehrfach beforscht und beschrieben, weisen aber alle noch erhebliche Schwachpunkte auf. Die meisten von ihnen sind hydrophil, wodurch sie leicht ausgewaschen werden können.

Biologisch abbaubar, elastisch und bestens verträglich

Ihren neuartigen Klebstoff haben die Wissenschaftler bereits an Ratten und Schweinen erprobt. „Die kleberbeschichteten Patches konnten im Tiermodell bereits Defekte in der linken Herzkammer ohne zusätzliche Nähte verschließen und hielten dem hohen Druck stand, mit dem Blut durch Herz und Blutgefäße gepumpt wird“, sagt Frau Dr. Maria Nunes Pereira, vom Department of Medicine des Brigham and Women’s Hospitals, ebenfalls Erstautorin der Studie. „Mit dem Kleber verbundene Gewebe oder Flicken halten ebenso gut wie herkömmliche Nähte, können aber wesentlich schneller und sogar an schwer zugänglichen Stellen angebracht werden“, erklärt Lang. Zudem seien der HLAA-Klebstoff und die verwendeten Flicken biologisch abbaubar, elastisch und bestens verträglich, so dass keine fremden oder giftigen Stoffe im Körper verbleiben. Während das Patch eine Lebensdauer von mehreren Monaten aufweise, löse sich der Kleber schneller auf, so Dr. Lang. Die Forscher vermuten, dass sich körpereigenes Fibrin nach und nach auf und um das Patch anlagert und die Funktion der Klebers übernimmt.

„Dieser neuartige Klebstoff hat das Potenzial, die Operationszeit und die Komplexität der herzchirurgischen Eingriffe zu verkürzen“, sagt Prof. Dr. Brigitte Stiller, Ärztliche Direktorin der Klinik für Angeborene Herzfehler und Pädiatrische Kardiologie des Universitäts-Herzzentrums Freiburg, Bad Krozingen. Dr. Lang sieht eine weitere Einsatzmöglichkeit im Bereich der Gefäßanastomosen.

Momentan befindet sich der Klebstoff noch in der Testphase. Ein von den Studieninitiatoren gegründetes, französisches Start-Up-Unternehmen hat die Lizenz erworben und möchte den Klebstoff in den nächsten zwei bis drei Jahren auf den Markt bringen. Weitere präklinische Studien, vor allem Langzeitstudien, sind hierfür essenziell. Diese werden derzeit von Frau Dr. Lang und ihrer Arbeitsgruppe am Universitäts-Herzzentrum Freiburg, Bad Krozingen durchgeführt.

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1 Kommentar:

Hm, “Fibrin lagert sich an”: besteht da nicht die Gefahr von Embolien?

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