Synthese eines biomimetischen Perikard Polymers für kardiale Anwendungen (PolyKARD)

Medizintechnik

Darstellung eines künstlichen Herzbeutels für das Herzunterstützungssystem

Synthese eines biomimetischen Perikard Polymers für kardiale Anwendungen (PolyKARD)

Kompetenzen:

  • Herz

    Polymere

    Elektrospinning

    Biokompatibilität

    GMP

Koordinator:

  • Prof. Dr. Stephen Wildhirt

    AdjuCor GmbH

Projektlaufzeit:

01.03.2019 - 28.02.2022

Aufgaben im Projekt

AdjuCor GmbH
Konstruktion Herzunterstützungssystem, Tierversuche

Fraunhofer IAP
Erforschung eines biomimetischen bzw. hybriden Polymermaterials

Naturwissenschaftliches und Medizinisches Institut
Elektrospinning der Trägersubstrate und Polymercharakterisierung

Young Optics Europe
3D-Drucksystem für biokompatible Materialien

Pro3dure
Polymer-Harzsynthese und GMP-konformes Upscaling

Beschreibung

Darstellung eines künstlichen Herzbeutels für das Herzunterstützungssystem
Abbildung: Darstellung eines künstlichen Herzbeutels für das Herzunterstützungssystem. Als Materialien werden biomimetische Polymere und Polymerhybride untersucht, als Herstellungsverfahren das Elektrospinning und der 3D-Druck (Quelle: AdjuCor GmbH)

Hybride Polymere, neue Materialien für zukünftige kardiale Therapien

Der Herzbeutel, auch Perikard genannt, umgibt das Herz und besteht aus einem elastischen und doch mechanisch außerordentlich stabilen Material. Aufgrund der einzigartigen Eigenschaften dient körpereigenes oder aufbereitetes Perikard tierischer Herkunft in der Herzchirurgie schon lange als verstärkendes und abdichtendes Material, z.B. zur Verschluss von Septum Defekten oder in der Konstruktion kommerziell erhältlicher biologischer Herzklappen. In der Langzeitanwendung beobachtet man Verkalkungen und Verhärtungen des Materials. Dies erklärt zum Beispiel die nur begrenzte Haltbarkeit biologischer Herzklappenprothesen.

Das Ziel dieses Vorhabens ist es, ein Material (genauer: Polymer) zu erforschen, das die anspruchsvollen mechanischen Eigenschaften des natürlichen Perikards so gut wie möglich nachzubilden vermag, gleichermaßen biokompatibel und in der Langzeitanwendung unbegrenzt biostabil ist.

Um dies zu erreichen, werden zwei verschiedene Polymeransätze und zwei verschiedene Herstellungsverfahren untersucht. In allen Fällen wird frühzeitig auf eine GMP-konforme Herstellbarkeit geachtet (GMP: Good Manufacturing Practice, also Regeln für die sichere Herstellung von Arzneimitteln oder Medizinprodukten). Das erleichtert eine wirtschaftliche Umsetzung der Idee nach Projektende. Eine in diesem Projekt geplante erste präklinische Anwendung dieser neuen Materialien wird die Oberfläche eines extravaskulären (d.h. ein Eingriff ins Blutgefäßsystem ist nicht notwendig) Herzunterstützungssystems sein. Dieses kommt bei fortgeschrittener Herzinsuffizienz zum Einsatz, d.h. wenn die eingeschränkte Pumpfunktion des Herzens die notwendigen Kreislauffunktionen nicht mehr auf-rechterhalten kann. Die neuen Materialien werden auf mechanische Belastung, Biostabilität und Bio-kompatibilität getestet. Des Weiteren werden klinische Fragestellungen zur Implantier- und Explantierbarkeit überprüft.

Die im Projekt zu erforschenden, neuartigen hybriden Perikard Materialien könnten auch in vielen anderen medizinischen Bereichen zum Einsatz kommen, beispielsweise in der Konstruktion von Herzklappen, Blutgefäßprothesen oder auch als Hirnhautersatz in der Neurochirurgie.

Projektpartner

AdjuCor GmbH
FKZ: 13XP5087A

Fraunhofer IAP
FKZ: 13XP5087B

Naturwissenschaftliches und Medizinisches Institut
FKZ: 13XP5087C

Young Optics Europe
FKZ: 13XP5087D

Pro3dure
FKZ: 13XP5087E