Herz-Kreislauf-Erkrankungen sind in westlichen Ländern mit etwa 45 Prozent aller Todesfälle die häufigste Todesursache. Künstliche Herzen können Leben retten – vorausgesetzt, sie funktionieren zuverlässig und langfristig.
Ein Forschungsteam von Joanneum Research MATERIALS (Niklasdorf) arbeitet mit modernster PVD-Beschichtungstechnologie (Physical Vapor Deposition) an der Weiterentwicklung des POLVAD-Kunstherz-Systems – das Ziel: eine lebensrettende Lösung für Neugeborene.
Verträglichkeitsverbesserung durch High-Tech-Beschichtung
Das POLVAD-Kunstherz wurde von der polnischen Forschungseinrichtung FRK (Foundation for Cardiovascular Research and Development) in Zusammenarbeit mit Industriepartnern entwickelt. Es unterstützt Patient:innen mit schwerer Herzinsuffizienz, indem es die Herzfunktion temporär übernimmt oder sogar vollständig ersetzt.
Die pulsierenden Kammern des Systems ahmen die natürliche Pumpfunktion des Herzes nach. Eine Kammer enthält das für die Zirkulation vorgesehene Blut, während eine zweite Kammer durch eine Membran getrennt mit Druckluft gefüllt wird, um den Pumpmechanismus auszulösen.
Ein zentrales Element ist die PVD-Beschichtung, die bei Joanneum Research in Niklasdorf entwickelt wurde. Diese dünnen und flexiblen Schichten erhöhen die Blutverträglichkeit des Kunstherzens erheblich. Materialien wie Polyurethan und Titanlegierungen werden im Vakuum mit diamantähnlichen Kohlenstoffschichten beschichtet. Dadurch verbessert sich der Blutfluss, das Risiko von Blutgerinnseln wird minimiert.
Neben Joanneum Research und FRK ist auch die DISTECH GmbH aus Kapfenberg beteiligt. Während Joanneum Research die PVD-Beschichtungen entwickelt, fertigt DISTECH mittels hochpräzisem 3D-Druck zentrale Komponenten des Kunstherzens. Die enge Zusammenarbeit mit den polnischen Partnern ermöglicht eine kontinuierliche Weiterentwicklung des POLVAD-Systems.
Miniaturisierte Herzpumpen
Ein vielversprechendes Zukunftsprojekt ist die KIDmicroBLOODpump, eine miniaturisierte Zentrifugalpumpe, die im Rahmen des EU-Programms M.ERA.NET entwickelt wird. Ziel ist es, minimalinvasive Eingriffe zu ermöglichen und das POLVAD-System noch flexibler zu gestalten – insbesondere für junge Patient:innen.
Jährlich kommen in Europa etwa 40.000 Neugeborene mit Herzfehlern auf die Welt. Viele dieser Kinder leiden unter lebensbedrohlichen Komplikationen. Herkömmliche Kunstherzen sind oft zu groß oder bergen Risiken wie Blutgerinnsel, da das Blut nicht optimal durchströmt. Hier setzt die KIDmicroBLOODpump an: Sie ist nur so groß wie ein halber kleiner Finger und kann minimalinvasiv über einen kleinen Zugang im Gefäß implantiert werden. Ihre Form wurde speziell optimiert, hergestellt wird sie mittels 3D-Druck und anschließender Oberflächenbeschichtung.
„Dieses Projekt ist ein bedeutender Fortschritt in der Kinderherzchirurgie. Die Technologie könnte mittelfristig nicht nur Neugeborenen, sondern auch vielen Erwachsenen das Leben retten und ihre Lebensqualität verbessern“, erklärt Jürgen Lackner, Projektleiter und Senior Researcher bei Joanneum Research, abschließend.
