Japanische Forscher haben eine Miniatur-Pumpe entwickelt, die von Herzzellen angetrieben wird. Dafür umwickelten sie einen elastischen Ball mit gezüchtetem Gewebe aus Herzmuskelzellen von Ratten. Die synchronisierten Kontraktionen der Zellen pumpten eine Flüssigkeit im Ball durch zwei Öffnungen hinein und wieder heraus. Die Pumpe ist nur einen halben Zentimeter groß und funktioniert völlig unabhängig von einer externen Stromquelle, da sie ihre Energie aus umgebenen Nährstoffen gewinnt. Das macht sie besonders interessant für die Anwendung in medizinischen Implantaten.
Die Forscher steckten in den Ball aus Silikon zwei winzige Röhrchen in zwei gegenüberliegende Öffnungen, überzogen ihn mit einer Proteinschicht, an die Zellen leichter haften und wickelten das Herzzellengewebe darüber. Bereits nach einer Stunde hatte sich das Gewebe vollständig an den Ball geheftet und fing an, die Pumpe zu betreiben. Tanaka und sein Team vergleichen den Aufbau mit dem Ein-Kammer-Herz von Regenwürmern.
In eine 37 Grad warme Nährflüssigkeit getaucht, arbeitete die Pumpe fünf Tage lang, währenddessen die Forscher die Pumpleistungen mithilfe eines Mikroskops untersuchten. Die Bewegung der Flüssigkeit, die von dem pulsierenden Muskelgewebe ausgelöst wurde, konnten sie dabei in den dünnen Röhrchen beobachten und so Pulsfrequenz und Fließvolumen berechnen.
In ihrem nächsten Schritt wollen Tanaka und seine Kollegen Kammern und Ventile in die Pumpe einbauen, damit die Flüssigkeit in eine Richtung befördert werden kann und nicht wie im diesem Experiment nur hin und her gepumpt wird. Neben einem möglichen Einsatz der lebenden Pumpe im menschlichen Körper sehen die Japaner Anwendungsmöglichkeiten auch in der Forschung, zum Beispiel als Teil von Herz-Kreislauf-Modellen.
Yo Tanaka (Universität von Tokio) et al.: Lab Chip, DOI: 10.1039/b612082b ddp/wissenschaft.de ? Sabine Keuter
