So klein wie ein Reiskorn: Dieser Herzschrittmacher kann per Spritze injiziert werden
Um unseren Körper so gut wie möglich mit Sauerstoff und Nährstoffen versorgen zu können, muss unser Herz etwa 100.000 Mal pro Tag schlagen. Allerdings ist nicht jedes Herz dazu in der Lage. Wenn ein Mensch etwa an einer sogenannten Bradykardie leidetet, schlägt sein Herz zu langsam. Andere Formen von Herzrhythmusstörungen bringen das Herz sogar komplett aus dem Takt. Ein Herzschrittmacher kann in solchen Fällen dabei helfen, das Herz wieder normal schlagen zu lassen. Forscher:innen haben nun einen solchen Herzschrittmacher entwickelt, der so klein ist, dass er per Spritze statt per Operation in den Körper eingebracht werden kann. Am Ende seiner Nutzungszeit wird er dann vom Körper einfach wieder abgebaut.
Der kleinste Herzschrittmacher der Welt
Aufgabe eines Herzschrittmachers ist es, das Muskelgewebe des Herzens mittels gezielter Stromimpulse zu stimulieren und so wieder in einen normalen Takt zu bringen. Diese Geräte sind heutzutage bereits relativ klein. Sie bestehen aus hauchdünnen Sonden sowie einem Aggregat, das etwa so groß ist wie zwei übereinander gestapelte Zwei-Euro-Münzen. Sie müssen allerdings weiterhin im Rahmen einer Operation eingesetzt und auch wieder entfernt werden, was für den Patienten bzw. die Patientin natürlich mit den üblichen Risiken verbunden ist. Kleinkinder können zuweilen gar keinen Herzschrittmacher erhalten, weil die Geräte zu groß sind.
Ein Herzschrittmacher, der von Forscher:innen rund um Yamin Zhang von der Northwestern University entwickelt wurde, könnte dieses Problem nun lösen. Wäre das Gerät weiß gefärbt und nicht schwarz, so bestünde Verwechslungsgefahr mit einem Reiskorn. Der Herzschrittmacher ist nur 1,8 Millimeter breit, 3,5 Millimeter hoch und etwa einen Millimeter dick. Er ist so klein, dass er sich per Spritze ohne den Einsatz operativer Methoden implantieren lässt. Hinzu kommt, dass er sich nach seiner Nutzungszeit von selber auflöst, was die Notwendigkeit chirurgischer Verfahren zu seiner Entfernung entfallen lässt.
Steuerung durch Lichtimpulse
Der winzige Herzschrittmacher verfügt weder über eine klassische Batterie noch eine Antenne, um ihn per Funksignal zu steuern. Stattdessen nutzt der Minischrittmacher zwei verschiedene Metalle, die als Elektroden dienen. Gemeinsam mit der Körperflüssigkeit als Elektrolyt bilden diese Elektroden eine galvanische Zelle und erzeugen so die für den Herzschrittmacher benötigte Energie.
Die Entscheidung, wann ein Impuls benötigt wird, trifft ein kleines drahtloses Gerät, das von außen auf den Brustkorb geklebt wird. Dieses misst die Herzfrequenz und steuert den Herzschrittmacher mittels Lichtpulse im Infrarotbereich. So kann das kleine Gerät am Herzen aktiviert werden, wenn der Herzschlag zu langsam oder unregelmäßig wird. Die Frequenz der Lichtpulse gibt dann den Takt der Stromimpulse vor.
Der neu entwickelte Herzschrittmacher ist noch nicht für die Anwendung an menschlichen Patient:innen freigegeben, befindet sich allerdings auf dem Weg dorthin. Die Forscher:innen testeten den Herzschrittmacher bereits an Mäusen, Ratten, Schweinen und Hunden sowie an menschlichen Herzen verstorbener Organspender. Dem Team zufolge lieferten diese Tests vielversprechende Ergebnisse.
