Neues Herzimplantat überwacht, behandelt – und löst sich dann auf

Von Dennis Thompson HealthDay Reporter

(Gesundheitstag)

FREITAG, 7. Juli 2023 (HealthDay News) – Ein experimentelles Implantat, das sich derzeit in der Entwicklung befindet, könnte als vorübergehender Monitor und Herzschrittmacher für erkrankte Herzpatienten dienen – und sich dann auflösen, wenn es nicht mehr benötigt wird.

Das weiche, leichte und transparente Implantat hat etwa die Größe einer Briefmarke und besteht aus biologisch abbaubaren Polymeren und Metallen, berichteten Forscher am 5. Juli in der Zeitschrift Wissenschaftliche Fortschritte.

Frühe Experimente haben gezeigt, dass das Implantat im Herzen einer Laborratte platziert werden kann, genaue Messwerte erhält und sich dann sicher auflöst und absorbiert wird.

Das Implantat wäre ein Segen für Patienten, bei denen infolge eines Herzinfarkts, einer Operation oder einer anderen Behandlung Herzrhythmusstörungen aufgetreten sind, sagte Co-Leiterforscher Igor Efimov, experimenteller Kardiologe und Professor für biomedizinische Technik an der Northwestern University in Chicago.

Diese Patienten müssen jetzt Klebesensoren tragen und einen sperrigen Monitor mit sich herumtragen, damit Ärzte ihr Herz während der Genesung im Auge behalten können, sagte Efimov.

„Die Herausforderung bei diesen Geräten besteht darin, dass sie nicht sehr komfortabel sind“, sagte er. „Sie beeinträchtigen das tägliche Funktionieren. Unter der Dusche kann man sich zum Beispiel nicht so leicht waschen.“

Das neue Implantat könnte während einer Herzoperation oder eines Eingriffs einer Person eingesetzt werden. Es würde Daten über Elektroden und optische Sensoren liefern und könnte sogar so manipuliert werden, dass es einen elektrischen Schlag abgibt, um auftretende unregelmäßige Herzrhythmen zu korrigieren, sagte Efimov.

„Sagen wir, jemand hatte gerade eine Herzoperation. Nach einer Herzoperation erleiden etwa 30 % der Patienten Vorhofflimmern (A-Fib)“, sagte er. „Wir wollen ein elektronisches Gerät entwickeln, das für die erforderliche Zeit implantiert werden kann und sich dann auflöst.“

Bei postoperativen Komplikationen wie Vorhofflimmern wären Geräte typischerweise etwa zehn Tage lang erforderlich und würden dann nicht mehr benötigt, sagte Efimov.

Ungefähr ein Drittel der fast 700.000 Menschen, die jedes Jahr in den Vereinigten Staaten an Herzerkrankungen sterben, erleiden in den ersten Wochen oder Monaten nach einem Herzinfarkt oder einer Herzoperation Komplikationen, stellten Forscher fest.

„Viele Todesfälle, die nach einer Herzoperation oder einem Herzinfarkt auftreten, könnten verhindert werden, wenn Ärzte bessere Instrumente hätten, um Patienten in den heiklen Wochen und Monaten nach diesen Ereignissen zu überwachen und zu behandeln“, sagte Co-Senior-Forscher Luyao Lu, Assistenzprofessor für Biomedizintechnik an der George Washington University in Washington, D.C

Das Gerät bestehe vollständig aus Materialien, die von der US-amerikanischen Food and Drug Administration als sicher und biokompatibel für den Menschen eingestuft wurden, sagte Lu.

Die Elektroden bestehen beispielsweise hauptsächlich aus Molybdän, einem Element, das natürlicherweise im menschlichen Körper vorkommt, sagte Lu. Das transparente, flexible Gerüst des Geräts besteht aus Poly(milchsäure-glykolsäure) oder PLGA, einem Polymer, das auf natürliche Weise in harmlose Chemikalien zerfällt.

„Sie sind alle sicher und wurden von der FDA für den menschlichen Gebrauch zugelassen“, sagte Lu.

Forscher vergleichen das Implantat mit resorbierbaren Nähten, die sich zersetzen und dann verschwinden, wenn der Körper sie absorbiert. Patienten müssten sich keiner Folgeoperation unterziehen, um ein Implantat zu entfernen oder anzupassen.

Forscher haben das Implantat so konzipiert, dass es flexibel ist, sodass es leicht und ohne Beschwerden eingesetzt werden kann, sagte Efimov.

Sie stellten es außerdem hauptsächlich aus transparenten Materialien her, sodass optische Sensoren im Implantat Messwerte zum Sauerstoffgehalt, zum Stoffwechsel und zu anderen wichtigen Messungen liefern könnten, fügte er hinzu.

Derzeit tragen viele Herzpatienten einen permanenten Herzschrittmacher, obwohl sie keinen wirklich benötigen, sagte Dr. Deepak Bhatt, Direktor des Mount Sinai Heart in New York City.

Andere seien gezwungen, längere Zeit mit einem provisorischen Herzschrittmacher im Krankenhaus zu verbringen und sich dann einer weiteren Operation zu unterziehen, um ihn entfernen zu lassen, sagte Bhatt, der nicht an der neuen Studie beteiligt war.

Das experimentelle Implantat „könnte eine wirklich nützliche Lösung sein, um einem Patienten entweder dabei zu helfen, schneller aus dem Krankenhaus zu entlassen, anstatt einen temporären Herzschrittmacher zu haben, der ihn für mehrere Tage an das Krankenhaus bindet, oder bei dem er einen permanenten Herzschrittmacher bekommt, es dann aber tun muss.“ „Ich muss mich für den Rest meines Lebens damit auseinandersetzen“, sagte Bhatt.

Bhatt nannte als Beispiel jemanden, der sich einem Herzklappenersatz unterziehen muss.

„Ein gewisser Prozentsatz dieser Patienten, vielleicht 5 bis 10 %, wird am Ende einen Herzschrittmacher benötigen, weil sich ihr Herzrhythmus infolge des Eingriffs verlangsamt“, sagte er. „Möglicherweise könnte man sich mit dieser Technologie hier, die, soweit die Experimente zeigen, vollständig bioresorbierbar ist, vorstellen, dass es eine vorübergehende Art von Herzschrittmacher gibt, der sich in den nächsten Wochen auflöst, wenn die natürliche Schrittmacherfunktion des Herzens wieder einsetzt.“

Anstatt, wie es derzeit der Fall ist, ein dauerhaftes Implantat zu erhalten, sagte Bhatt, würde ein Patient ein Implantat erhalten, das sich schließlich auflöst.

„Um es klarzustellen, dies ist eine sehr frühe Forschung, aber die Experimente, die sie durchgeführt haben, waren meiner Meinung nach sorgfältig konzipiert und recht elegant und zeigten, dass diese Mikroelektroden-Arrays möglicherweise in bestimmten klinischen Situationen nützlich sein könnten“, sagte Bhatt.

Das Gerät sei noch Jahre davon entfernt, für den Menschen verfügbar zu sein, sagte Efimov.

Es seien Anstrengungen im Gange, das Implantat um eine drahtlose Datenübertragung zu erweitern, sagte er. Anschließend muss es an größeren Tieren getestet werden, deren Herzsystem dem des Menschen ähnelt, höchstwahrscheinlich an Schweinen, bevor es für Versuche am Menschen bereit ist.

„Wir haben einige Anwendungen, von denen ich realistischerweise glaube, dass wir innerhalb von drei bis fünf Jahren auf relativ einfachen Geräten wie diesem etwas liefern können“, sagte Efimov. „Aufwendigere Geräte könnten länger dauern.“

Sobald die Implantattechnologie perfektioniert ist, kann sich Efimov vorstellen, sie zur Behandlung vieler anderer Arten von Krankheiten einzusetzen.

Temporäre Implantate könnten beispielsweise Erkrankungen des Gehirns, des Darms und der Lunge verfolgen, sagte er.

„Es gibt so viele potenzielle Anwendungen, sobald die Technologie entwickelt ist“, sagte Efimov. „Man wendet es einfach auf verschiedene Bereiche der Medizin an.“

QUELLEN: Igor Efimov, PhD, Professor, Biomedizintechnik, Northwestern University, Chicago; Luyao Lu, PhD, Assistenzprofessor, Biomedizintechnik, George Washington University, Washington, DC; Deepak Bhatt, MD, MPH, Direktor, Mount Sinai Heart, New York City; Wissenschaftliche Fortschritte5. Juli 2023

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