Gefäßprothesen: Polymere ermöglichen Umbau

29. April 2015
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Verschlossene Blutgefäße können rasch gefährlich werden. Aus einem speziellen Elastomer-Material können künstliche Blutgefäße hergestellt werden, die sich im Tiermodell schneller als erwartet zu körpereigenem Gewebe umwandeln lassen.

Zu den häufigsten Todesursachen in Industrienationen gehören arteriosklerotische Gefäßerkrankungen. Eine Bypass-Operation ist dann oft die einzige Lösung. Entweder entnimmt man dafür Blutgefäße des Patienten oder aber durch künstlich hergestellte Gefäßprothesen und setzt sie statt des geschädigten Blutgefäßes ein. Entscheidend dabei ist, ein passendes Material zu finden. Die künstlichen Materialien, die man bisher verwendete, vertragen sich nicht optimal mit dem körpereigenen Gewebe. Es kann dann leicht zu einem Verschluss des Blutgefäßes kommen, besonders wenn der Durchmesser gering ist.

Daher wurden neue Polymere entwickelt. „Es handelt sich um sogenannte thermoplastische Polyurethane“, erklärt Prof. Robert Liska vom Institut für angewandte Synthesechemie der TU Wien. „Durch die Auswahl ganz bestimmter molekularer Bausteine gelang es uns, ein Polymer mit den gewünschten Eigenschaften zu synthetisieren.“

Langzeitversuche an der MedUni zeigen: Auch nach einem Jahr leistet das Blutgefäß noch gute Dienste. © Helga Bergmeister, MedUni Wien

Langzeitversuche an der MedUni zeigen: Auch nach einem Jahr leistet das Blutgefäß noch gute Dienste. © Helga Bergmeister, MedUni Wien

Polymer-Fäden spinnen

Zur Herstellung der Gefäßprothesen werden Polymerlösungen in einem elektrischen Feld zu sehr feinen Fäden gesponnen und auf eine Spule aufgewickelt. „Die Wand dieser künstlichen Blutgefäße ist natürlichen Blutgefäßen sehr ähnlich“, sagt Prof. Heinz Schima von der Medizinischen Universität Wien. Das Polymer-Gewebe ist leicht porös, daher sickert zunächst etwas Blut hindurch und reichert die Wand mit Wachstumsfaktoren an. Das begünstigt das Einwandern körpereigener Zellen.

Weder Aneurysmen noch Thrombosen

Im Rattenexperiment war die neue Methode bereits sehr erfolgreich. „Sechs Monate nach dem Einsetzen der Gefäßprothesen wurden die Blutgefäße der Ratten untersucht“, sagt Dr. Helga Bergmeister von der MedUni Wien. „Es waren weder Aneurysmen noch Thrombosen oder Entzündungen festzustellen. Körpereigene Zellen hatten die Gefäßprothese besiedelt und das künstliche Konstrukt zu körpereigenem Gewebe umgewandelt.“ Das Nachwachsen körpereigenen Gewebes verläuft sogar schneller als man erwartet hatte, daher soll nun die Abbaudauer der Kunststoffröhren noch verringert werden. Daher wird derzeit noch an weiteren Anpassungen des Materials gearbeitet.

Bis die künstlichen Blutgefäße bei Menschen eingesetzt werden können, sind noch weitere präklinische Versuche notwendig. Doch aufgrund der bisherigen Ergebnisse ist das Forscherteam sehr zuversichtlich, dass sich die neue Methode in einigen Jahren auch beim Einsatz im Menschen bewähren wird.

Originalpublikation:

Biodegradable, thermoplastic polyurethane grafts for small diameter vascular replacements
Helga Bergmeister et al.; Acta Biomaterialia, doi: 10.1016/j.actbio.2014.09.003; 2015

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