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Biologisch inspirierte Aortenprothese zur Vermeidung komplizierter offener Operationen

Ein innovativer faserbasierter Gefäßflicken imitiert die mechanischen Eigenschaften des Arteriengewebes und fördert die natürliche Heilung.

Gesundheit

Die Aorta ist die wichtigste Arterie im menschlichen Körper und transportiert das Blut vom Herzen in den Rest des Körpers. Mit zunehmendem Alter und aufgrund anderer Risikofaktoren verliert die Aorta an Elastizität. Wenn sich in der inneren Schicht der Aorta Risse bilden, kann Blut, das durch den Riss strömt, dazu führen, dass sich die innere und die mittlere Schicht ablösen. Dieser Prozess wird Aortendissektion genannt und ist eine schwerwiegende Erkrankung, die jährlich drei bis zwölf von 100 000 Menschen betrifft. Die Sterblichkeitsrate liegt weltweit bei bis zu 40 %, und die Diagnosestellung ist schwierig. Derzeit wird eine Aortendissektion hauptsächlich mit einer Operation am offenen Herzen behandelt, bei der beschädigtes Gewebe entfernt, der Blutfluss gestoppt und die Aorta mit einem steifen Stent wiederhergestellt wird. Die synthetischen Prothesen verhindern jedoch die Regeneration des geschädigten Gewebes, und die Diskrepanz zu den mechanischen Eigenschaften der Aorta kann ein Versagen der Prothese zur Folge haben. Außerdem ist die Operation kompliziert und weist eine Sterblichkeitsrate von bis zu 30 % auf. Daher ist eine sichere und langlebige Lösung notwendig. Aortyx, das Unternehmen hinter dem EU-finanzierten Projekt AORTYX, konzipierte und entwickelte einen selbsthaftenden Gefäßflicken, der über einen minimalinvasiven Eingriff eingesetzt wird. Er wird zum Verschließen des Risses aufgebracht, stoppt den Blutfluss zwischen die Schichten der Aorta und fördert die natürliche Regeneration des Gewebes. „Unser Flicken wird die mit dieser dramatischen Erkrankung verbundene Mortalität und Morbidität signifikant senken“, sagt Jordi Martorell, CEO und Mitgründer von Aortyx.

Anspruchsvolle Flickarbeit

Der Gefäßflicken wird mithilfe eines patentierten Katheters minimalinvasiv durch einen kleinen Einschnitt in der Leiste eingeführt. Über den Katheter wird der Flicken bis zum Dissektionsbereich vorgeschoben. Dort wird er dann wie ein Regenschirm aufgespannt. Der Gefäßflicken wird aus einem bioresorbierbaren Material hergestellt und imitiert die mechanischen Eigenschaften der Aorta. Die Aortenwand besteht aus einer äußeren Schicht aus Bindegewebe und einem Kollagennetz, einer mittleren Schicht aus glatten Muskelzellen und elastischen Fasern sowie einer Schicht aus Endothelzellen. Die dem Gefäßflicken zugrundliegende Technologie basiert daher auf mehrschichtigen Kernfasern, die im Elektrospinnverfahren hergestellt werden, einer modernen Methode zum Verspinnen von Fasern, die häufig zur Herstellung von Gewebe angewendet wird. „Es wird erwartet, dass das Produkt einige Wochen nach der Implantation vollständig mit Endothelzellen bedeckt ist. Im Laufe der Zeit, nach etwa sechs Monaten, kolonisieren glatte Muskelzellen den Flicken, verankern ihn in der Aorta und bilden eine extrazelluläre Matrix zur Regeneration des Gefäßes“, erklärt Martorell. Das Team von AORTYX erwartet, dass das Polymer innerhalb dieses Zeitrahmens langsam abgebaut und der halbursprüngliche (natürliche) Zustand des Gefäßes wiederhergestellt wird.

Vielversprechende Ergebnisse

Martorell weist auf drei Forschungsergebnisse hin, die für das Team herausragen: „Die mechanischen Eigenschaften des Flickens sind denen der Arterie sehr ähnlich und er hält dem Blutfluss stand, das heißt, es kommt nicht zur Ablösung von Schichten. Zweitens ist das Haftmittel 10 000 mal stärker als notwendig. Und drittens reicht die Mikrostruktur des Flickens aus, um die Zellmigration zu fördern.“ Mit dem EU-Zuschuss konnte das Team von der Produktion erster Laborprototypen zur Fertigung von Serien in industriellem Maßstab gelangen. Die vollständige Industrialisierung des Medizinprodukts soll im Jahr 2021 erreicht werden. „Wir haben außerdem mit der präklinischen rechtlich vorgeschriebenen Erprobung begonnen, die bisher darauf hindeutet, dass der Gefäßflicken bald für die erste Phase der Erprobung an Menschen zugelassen werden kann“, sagt Martorell.

Schlüsselbegriffe

AORTYX, Aorta, Stent, Erprobung, Gefäßflicken, natürlich, Regeneration

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