Mitwachsende Herzklappe, Bild: Fraunhofer IGB

Elektrogesponnenes Trägersubstrat, eingepasst in eine Schweineherzklappe. Bild: Fraunhofer IGB

Bisherige künstliche Herzklappen wachsen im Kind nicht mit, sodass sie regelmäßig und in anspruchsvollen Operationen ausgetauscht werden müssen. Auch bei Erwachsenen halten sie lediglich etwa 25 Jahre, verkalken oder erfordern die lebenslange Einnahme antikoagulierender Medikamente.

Eine alternative künstliche Herzklappe – aus einem elektrogesponnenen Hybridmaterial – entwickelte Svenja Hinderer in ihrer Doktorarbeit am Institut für Grenzflächenverfahrenstechnik und Plasmatechnologie IGVP der Universität Stuttgart unter der Leitung von Prof. Dr. Katja Schenke-Layland, die am Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB die Abteilung Zellsysteme leitet. Für ihre Doktorarbeit "Electrospinning – a suitable method to generate scaffolds for regenerative medicine applications" wurde Dr. Svenja Hinderer durch Bundestagspräsident Norbert Lammert mit dem von der Körber-Stiftung verliehenen Deutschen Studienpreis ausgezeichnet.

Studienpreisverleihung, Bild: Körber-Stiftung, David Aussenhofer
Verleihung des Deutschen Studienpreises der Körber-Stiftung an IGB-Wissenschaftlerin Svenja Hinderer durch Bundestagspräsident Norbert Lammert. Bild: Körber-Stiftung, David Aussenhofer

"Um ein als Klappenersatz geeignetes Material zu entwickeln, das den Zellen eine möglichst physiologische Umgebung bietet, habe ich mich in meiner Doktorarbeit immer wieder am Vorbild der Natur orientiert", schildert Hinderer. Zunächst untersuchte die Chemikerin daher detailliert die extrazelluläre Matrix nativer Herzklappen hinsichtlich struktureller, mechanischer und biochemischer Beschaffenheit. Für die Herstellung von Trägersubstraten als Klappenmaterial entwickelte sie die Methode des Elektrospinnens weiter. Das auf dieser Grundlage hergestellte Trägersubstrat besteht aus einem Polymergemisch, einem UV-vernetzbaren Polyethylenglykol und Polylactid (PLA).

"Um die Eigenschaften des Materials weiter denen nativer Herzklappen anzugleichen, habe ich zusätzlich Proteoglykane versponnen, die unter anderem für die Wasserspeicherfähigkeit des Herzklappengewebes entscheidend sind. Wichtig war, dass die empfindlichen Proteine dabei ihre Funktion nicht verlieren", erklärt Hinderer. Auf diese Weise gelang es ihr eine Struktur herzustellen, die morphologisch der nativen extrazellulären Matrix sehr ähnelt.