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US-Forscher haben den kleinsten Herzschrittmacher der Welt entwickelt. Er soll vor allem Babys mit angeborenem Herzfehler helfen. Der Herzschrittmacher ist kleiner als ein Reiskorn, passt in die Spitze einer Spritze und kann nicht-invasiv implantiert werden.
Neugeborene mit einem Herzfehler brauchen dringend Unterstützung. Forscher haben dafür den kleinsten Herzschrittmacher der Welt entwickelt. Der wird von außen durch raffinierte Impulse gesteuert – und besteht aus besonderen Materialien.
Das Gerät ist halb so groß wie ein Reiskorn und lässt sich gerade so mit einer Fingerspitze aufnehmen. Seine weichen Ränder fassen zwei getrennte Metallplättchen, eine weiß, eine schwarz, durch die Strom fließt, wenn sie durch Körperflüssigkeiten verbunden werden. Ein kleiner lichtempfindlicher Schalter auf der Rückseite des Geräts kann es in rhythmischen Pulsen ansteuern.
US-Forschern ist ein kleiner Coup gelungen – sie haben den winzigsten Herzschrittmacher der Welt entwickelt. „Zumindest unserem Wissen nach, ist es der Kleinste“, sagt John A. Rogers, Professor für Bioengineering an der Northwestern Universität in Illinois, USA. Es gäbe einen dringenden Bedarf für temporäre Herzschrittmacher in der Kinderchirurgie. „Und hier gilt: je kleiner, desto besser.“
Tatsächlich ist das neue Gerät so klein, dass es mit einer Spritze injiziert werden kann, ohne eine Operation zu erfordern. Besser noch, um es später wieder zu entfernen, wird ebenfalls keine Operation benötigt, denn der neue Herzschrittmacher wird innerhalb einiger Tage vollständig vom Körpergewebe absorbiert. Wie lange das dauert, lässt sich über die Dicke des Geräts bestimmen. Spezielle Materialien dafür werden in Rogers Labor entwickelt.
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„Unsere Hauptmotivation waren Kinder“, sagt der Kardiologe Igor Efimov, Co-Autor der Studie und Professor für Bioengineering an der Feinberg School of Medicine der Northwestern University.
Etwa ein Prozent aller Kinder werden mit Herzfehlern geboren und brauchen nach einer Operation für wenige Tage einen Herzschrittmacher. „Jetzt können wir dieses winzige Gerät auf ein Kinderherz setzen und es mit einem sanften, tragbaren Gerät stimulieren, bis es meist nach einer Woche von allein ausheilt.“ Und zwar ohne es hinterher wieder chirurgisch entfernen zu müssen.
Die Studie baut auf einer früheren Arbeit der beiden Forscher auf. Schon 2021 entwickelten sie einen biologisch absorbierbaren und insbesondere kabellosen Schrittmacher. Traditionelle Herzschrittmacher befinden sich außerhalb des Brustkorbs und sind über Kabel und Elektroden mit dem Herzen verbunden. „Werden sie nicht mehr benötigt, müssen Ärzte die Kabel wieder aus der Brust des Patienten ziehen. Dabei kann der Herzmuskel beschädigt werden“, sagt Efimov.
Genau so sei beispielsweise Neil Armstrong gestorben, der berühmte Astronaut und erste Mensch auf dem Mond. Nach einer Bypass-Operation 2012 brauchte er zeitweilig einen Herzschrittmacher. Als die Kabel entfernt wurden, erlitt er innere Blutungen.
Beim ersten Prototyp des kabellosen Herzschrittmachers verfolgte ein tragbares, externes Gerät die Herzfrequenz und sandte über eine Antenne ein regelmäßiges Signal an den internen Herzschrittmacher. Doch gerade die erwies sich als größtes Hindernis, als die Forscher während der vergangenen vier Jahre versuchten, das Gerät noch kleiner zu machen.
Die Lösung war schließlich einen lichtempfindlichen Sensor anstelle einer Antenne zu nutzen. Das Gerät ist etwa so lang wie eine Streichholzschachtel und wird auf den Körper des Babys gelegt. Es registriert Unregelmäßigkeiten im Herzschlag, dann sendet es einen rhythmischen Infrarotlichtpuls an den winzigen Herzschrittmacher im Körperinneren, um diesen an- und auszuschalten.
„Es zeigt sich, dass unsere Körper sehr gut darin sind, Licht zu leiten. Das sieht man, wenn man sich eine Taschenlampe an die Hand hält und durchscheinen sieht“, sagt Efimov.
Hier wird es verrückt. Da der neue Herzschrittmacher so klein ist, könnten gleich mehrere davon an verschiedenen Stellen des Herzens angebracht werden. Baut man diese so, dass sie auf verschiedene Lichtfrequenzen reagieren, dann ließen sie sich unabhängig voneinander anspielen.
„So können wir bessere Synchronisation erreichen“, sagt Efimov. So ließen sich in speziellen Fällen verschiedene Herzregionen in einem jeweils eigenen Rhythmus stabilisieren, etwa um Arrhythmien zu beenden.
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