Normalerweise sorgt das Herz selbst für seinen rhythmischen Schlag – der Sinusknoten gibt elektrische Impulse ab und sorgt damit für die Muskelkontraktionen. Doch bei manchen Menschen ist dieses System gestört – das Pumporgan läuft gleichsam nicht rund und medizinisches Eingreifen wird nötig: Um schwere Herzrhythmusstörungen zu behandeln, kommt ein künstlicher Taktgeber zum Einsatz – ein Herzschrittmacher. Doch in vielen Fällen ist nur eine überbrückende Behandlung notwendig. “Manche Patienten brauchen nur vorübergehend einen Herzschrittmacher, etwa nach einer Operation am offenen Herzen, einem Herzinfarkt oder einer Medikamentenüberdosis”, sagt Rishi Arora von der Northwestern University in Evanston. Nachdem sich das Herz stabilisiert hat, kann das Schrittmachersystem dann wieder entfernt werden.
Bisher problematische Überbrückungsverfahren
Doch die derzeitigen Standardmethoden zur vorübergehenden Herzunterstützung sind mit Risiken und unangenehmen Nebenwirkungen für den Patienten verbunden. Chirurgen nähen dazu Schrittmacherelektroden auf den Herzmuskel auf. Sie sind mit Drähten verbunden, die an der Vorderseite der Brust des Patienten austreten und an eine externe Schrittmacherbox angeschlossen sind, die für die Stromimpulse sorgt. Wenn der temporäre Schrittmacher nicht mehr benötigt wird, werden die Elektroden wieder entfernt. Bei diesem Verfahren besteht die Gefahr, dass Verbindungen verrutschen, Infektionen entstehen sowie Gewebeschäden und Blutungen beim Entfernen der Elektroden auftreten. Zudem ist es für die Patienten unangenehm und beängstigend, während der Behandlung „verdrahtet“ zu sein. Vor diesem Hintergrund sind Arora und seine Kollegen auf die Idee gekommen, einen implantierbaren Herzschrittmacher für Überbrückungszwecke zu entwickeln, der nach seiner Funktion von selbst wieder verschwindet sowie keine Anschlüsse benötigt.
Der Clou ihres Konzepts ist dabei, dass alle Komponenten des Schrittmachers aus biokompatiblen Materialien bestehen, die nach einer bestimmten Zeit auf natürliche Weise vom Körper aufgelöst werden und keine problematischen Abbauprodukte hinterlassen. Es handelt sich beim Trägermaterial des Geräts um plastikartige Biopolymere, die auch zuvor schon in der Medizin eingesetzt wurden und unter anderem zu organischen Säuren abgebaut werden. Auch die teilweise siliziumhaltigen Anteile des biologisch abbaubaren Herzschrittmachers, die für seine elektronischen Funktionen sorgen, zerfallen in völlig harmlose Substanzen, berichten die Wissenschaftler. “Wir bauen diese Geräte aus verschiedenen Arten von sicheren, bioresorbierbaren Materialien”, sagt Co-Autor John Rogers. Indem die Wissenschaftler die Zusammensetzung und Dicke der Materialien im Gerät variieren, können sie genau steuern, wie lange es funktionsfähig bleibt, bevor es sich im Zeitraum von Wochen völlig auflöst. „Wir gewährleisten dabei einen stabilen Betrieb über einen Zeitraum, der jeweils etwas länger ist als klinisch notwendig”, erklärt Rogers.
