Synthese eines biomimetischen Perikard Polymers für kardiale Anwendungen (PolyKARD)

Hybride Polymere, neue Materialien für zukünftige kardiale Therapien

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 Septumdefekten 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 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. Das nicht lineare mechanische Verhalten des natürlichen Perikards ist in Abb. 1 dargestellt. Da ein solches Verhalten den meisten Polymermaterialien nicht zu eigen ist, werden im PolyKard Projekt zwei sich ergänzende Strategien verfolgt, um dieses nachzubilden:

• Auf molekularer Ebene soll das Biomolekül Kollagen mit den polymeren Molekülen zu einem Hybridpolymer verknüpft werden. Dieses Hybridpolymer soll ein intrinsisches Verhalten aufweisen, welches eine fast kraftfreie Dehnung erlaubt (toe region) bevor es in ein lineares Kraft-Dehnungsverhalten übergeht (heel region).
• Die zweite Strategie sieht vor, dass die PolyKARD-Materialien das mechanische Verhalten über ihre Strukturierung im Herstellungsprozess erhalten. Hier werden Elektrospinning und 3D Druck eingesetzt.