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20. November 2017

Zellschicht für eine Herzassistenz-pumpe

Forschern der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) in St. Gallen ist ein Fortschritt bei der Kultivierung von Muskelzellen in dreidimensionalen Gerüsten gelungen, letztere sollen beim Bau einer Herzassistenzpumpe helfen.

Bei Herzerkrankungen hilft in schweren Fällen nur die Transplantation eines Spenderherzens. Auf Grund des Mangels an Spenderorganen werden häufig Herzassistenzpumpen implantiert. Die Lebensdauer dieser Pumpen soll in Zukunft stark verbessert werden, um den Patienten auch längerfristig zu helfen. Diesem ambitionierten Vorhaben widmet sich das Projekt „Zurich Heart" des Forschungsverbundes Hochschulmedizin Zürich, an dem die Empa beteiligt ist. Eine der grossen Herausforderungen beim Bau dieser Pumpe besteht darin, dass das Organ vom Körper des Empfängers nicht abgestossen wird. Dazu Empa-Forscher Lukas Weidenbacher: „Eines der grossen Probleme solcher Pumpen ist, dass es nach der Einpflanzung zu Komplikationen in Form von Blutgerinnung kommt. Um dies zu vermeiden, wollen wir das Innere der Pumpe mit einer Schicht aus glatten Muskelzellen und Endothelzellen auskleiden. Diese Schicht stellt eine funktionelle Barriere dar, die das künstliche Material der Pumpe vom Blut des Patienten abschirmt.“

Zellen werden in ein Kunstgerüst eingebracht

Die Herstellung einer solchen Schutzschicht aus mehreren Typen funktionsfähiger Zellen ist anspruchsvoll. Den Empa-Forschern ist hierbei nun ein Zwischenschritt gelungen: Für die Herstellung der Gewebeschicht nutzen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler ein dreidimensionales Kunststoffgerüst aus dünnen Fasern. In dieses Gerüst werden dann Zellen eingebracht. Für diesen Schritt haben die Empa-Forscher ein neuartiges Verfahren entwickelt: Einige Zellen werden in Gelatine-Kapseln verpackt und dann mit einem Sprühverfahren in das Kunststoffgerüst eingebracht. Am Zielort angekommen, löst sich die Gelatine-Kapsel innerhalb von Minuten auf, und die Einzelzellen wachsen unter Stimulation zu Muskelfasern zusammen. Das gewählte Verfahren stellt sicher, dass die Zellen nicht durch Prozess-Lösungsmittel beeinträchtigt werden, die für den Bau des Kunststoffgerüsts erforderlich sind.

Von der Maus zum Menschen

Die Wissenschaftler des Empa-Departments „Materials Meet Life" haben für ihre Versuche bisher Muskelzellen einer Mäuse-Zelllinie verwendet. „Die getesteten Muskelzellen wurden verwendet, da sie sich sehr gut eignen, um Zellfunktionalität nach dem angewandten Prozess nachzuweisen“, sagt der an der Empa tätige ETH-Doktorand Lukas Weidenbacher, und skizziert dann die nächsten geplanten Schritte der Forscher: „Das Spannende ist nun, das mit Zellen aus der Maus etablierte System auf sogenannte glatte Muskelzellen zu übertragen, die von zentraler Bedeutung in menschlichen Blutgefässen sind. Auf diesem Konstrukt sollen dann Endothelzellen wachsen, welche im menschlichen Körper dafür verantwortlich sind, dass es in den Blutgefässen zu keiner Blutgerinnung kommt.“

http://bit.ly/2Jn5i4a #iph
Der Natur nachgeahmt: Ein Geflecht aus Muskelfasern wächst auf einem Kunststoffgerüst. Unter dem verwendeten Mikroskop erscheinen Muskelfasern rot und Zellkerne blau.
Der Natur nachgeahmt: Ein Geflecht aus Muskelfasern wächst auf einem Kunststoffgerüst. Unter dem verwendeten Mikroskop erscheinen Muskelfasern rot und Zellkerne blau.
 

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