Medizintechnik: Ohne Umwege zum Herz - wissenschaft.de
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Medizintechnik: Ohne Umwege zum Herz

Das Applikationselement von "Therepi" auf einer Münze. (Credit: Nature Biomedical Engineering, Whyte et al.)

Medikamente müssen bisher über den Blutkreislauf oder eine Spritze zum Ziel gelangen – ein Herz ist schwer erreichbar. Doch das könnte sich ändern: Medizintechniker präsentieren nun ein System, das dem Herzen Medikamente oder Stammzellen direkt von außen zuführen kann, um es nach einem Herzinfarkt gezielt zu behandeln. Das „Therepi“ genannte Konzept könnte die Wirksamkeit von Therapien verbessern, niedrigere Dosierungen ermöglichen und damit Nebenwirkungen verringern, sagen die Forscher.

Wer einen Herzinfarkt überlebt hat, ist leider of noch nicht aus dem Schneider: In dem Bereich des Herzens, in dem ein Blutgefäß blockiert war, kann sich problematisches Narbengewebe bilden. Dies kann die Funktion des Organs beeinträchtigen und im schlimmsten Fall zu einem Herzversagen führen. Zur Behandlung werden bisher Medikamente systemisch verabreicht – sie verbreiten sich im ganzen Körper und gelangen nur auf diese umständliche Weise auch zum geschädigten Herzgewebe. Um Nebenwirkungen zu vermeiden, können deshalb oft nur suboptimale Konzentrationen eingesetzt werden. Eine andere Möglichkeit ist die Injektion durch eine Spritze – ein invasives und dadurch ebenfalls problematisches Verfahren. Schonendere und geleichzeitig effektivere Alternativen sind deshalb gefragt.

Ein nachfüllbares Pflaster direkt am Wirkort

Illustration des Systems. (Credit: Second Bay Studio/Harvard SEAS)

Wie das Entwicklerteam von der Harvard University in Cambridge berichtet, hat sich ihr System „Therepi“ nun bei präklinischen Tests als vielversprechend gezeigt. Das zentrale Element ist eine Art Pflaster, das direkt auf das Herzgewebe genäht wird. Es besteht teilweise aus einem schwammartigen Biomaterial, das über seine durchlässige Oberfläche Substanzen freisetzt. Das richtige Material zu entwickeln, war eine besondere Herausforderung, denn es muss den Belastungen durch das ständig schlagende Herz standhalten können, betonen die Forscher.

Mit der Außenwelt verknüpft ist das Pflaster über einen feinen Schlauch. Er führt aus dem Körper des Patienten und besitzt an seinem Ende einen Anschluss, der unter der Hautoberfläche sitzt und bei Bedarf unproblematisch zugänglich gemacht werden kann. Über diesen Port kann Therepi mit Wirkstoffen beliefert werden. Die durchlässige Oberfläche des Pflasters, kann auf Moleküle unterschiedlicher Größe abgestimmt werden – je nachdem, was dem Herz verabreicht werden und wie schnell es freigesetzt werden soll, erklären die Wissenschaftler.

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Vielversprechender Testerfolg

Besonders interessant ist das System ihnen zufolge neben der gezielten Medikamenten-Applikation für den Einsatz einer Stammzelltherapie. Das lebende Gewebe kann durch das Therepi-System auf dem geschädigten Gewebe wie ein Fabrik wirken: Die Zellen bleiben innerhalb des Reservoirs, wo sie Wirkstoffe produzieren, die zur Heilung des geschädigten Herzgewebes dienen.

Bei Versuchen mit Ratten hat das Konzept bereits vielversprechende Erfolge gezeigt, berichten die Forscher. Sie verabreichten Versuchstieren mit geschädigten Herzen über einen Zeitraum von vier Wochen mehrere Dosen von Stammzellen durch das Therepi-System. Anschließend analysierten sie die Veränderungen im Herzgewebe der Versuchstiere. „Die Therapie konnte tatsächlich einige Herzfunktionen wiederherstellen“, berichtet Co-Autorin Claudia Varela.

Bevor Versuche beim Menschen folgen, wollen die Forscher das System nun noch weiter optimieren und weitere Anwendungsmöglichkeiten ausloten. Denn wie sie betonen, hat das Therepi-System auch Potenzial zur Behandlung anderer Gesundheitsprobleme. „Das System kann auf verschiedene Organsysteme angepasst werden“, sagt Varela. Therepi könnte demnach auch gezielt bestimmten Geweben Wirkstoffe verpassen, um etwa Krebs oder Diabetes zu behandeln. Man darf also gespannt sein, was sich aus dem Konzept entwickeln wird.

Quelle: Harvard University, Nature Biomedical Engineering doi: 10.1038/s41551-018-0247-5

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