Wenn das Herz aufgrund von Krankheiten zu langsam oder unregelmäßig schlägt, kann ein Herzschrittmacher erforderlich werden. Dieser gibt regelmäßige elektrische Impulse ab, die den Herzmuskel dazu bringen, im richtigen Rhythmus zu kontrahieren. Bisherige Herzschrittmacher sind ungefähr fünf Zentimeter groß und müssen mit einer Operation eingesetzt werden. Auch wenn die Komplikationsrate dieses Eingriffs gering ist, kann es zu Infektionen oder Wundheilungsstörungen kommen. Wird der Schrittmacher nur vorübergehend benötigt, ist zudem eine weitere Operation notwendig, um ihn wieder zu entfernen. Gerade für kleine Kinder ist zudem die Größe des Geräts problematisch.
Kleinster Herzschrittmacher der Welt
Nun hat ein Team um Yamin Zhang von der Northwestern University in Illinois einen Herzschrittmacher entwickelt, der kleiner als ein Reiskorn ist, sich per Spritze implantieren lässt und sich von selbst auflöst, wenn er nicht mehr benötigt wird. „Wir haben den unseres Wissens nach kleinsten Herzschrittmacher der Welt entwickelt“, sagt Zhangs Kollege John Rogers. „Es besteht ein entscheidender Bedarf an temporären Herzschrittmachern im Rahmen von Kinderherzoperationen, und das ist ein Anwendungsfall, bei dem die Miniaturisierung von unglaublicher Bedeutung ist. Je kleiner das Gerät ist, desto besser für den Körper.“
Kinder mit angeborenen Herzfehlern benötigen oft nach einer Operation nur für wenige Tage einen Schrittmacher. „In etwa sieben Tagen erholt sich das Herz der meisten kleinen Patienten von selbst. Aber diese sieben Tage sind absolut kritisch“, sagt Zhangs Kollege Igor Efimov. „Jetzt können wir diesen winzigen Schrittmacher in das Herz eines Kindes einsetzen und es mit einem weichen, tragbaren Gerät stimulieren. Und es ist kein zusätzlicher chirurgischer Eingriff nötig, um ihn zu entfernen.“
Lichtgesteuert und biologisch abbaubar
Um das winzige Format von 1,8 mal 3,5 mal 1 Millimeter zu erreichen, haben die Forschenden den Schrittmacher so konzipiert, dass er weder eine klassische Batterie noch eine Antenne benötigt. Stattdessen nutzt das Gerät zwei verschiedene Metalle als Elektroden, die in Kombination mit der Körperflüssigkeit als Elektrolyt eine galvanische Zelle bilden. Auf diese Weise erzeugen sie die benötigte Spannung, um Impulse ans Herz abzugeben. „Das Herz benötigt eine winzige Menge an elektrischer Stimulation“, erklärt Rogers. „Durch die Miniaturisierung vereinfachen wir die Implantationsverfahren drastisch.“
