Von der Natur abgeschaut

Implantierbare Aortenklappen stehen in zwei Formen zur Verfügung. Die biologischen Herzklappen werden aus tierischem Gewebe hergestellt und mittels Transkatheter-Implantation (TAVI) eingesetzt. Sie verbessern die Biodynamik, müssen aber wegen ihrer begrenzten Lebensdauer häufig nach 10–15 Jahren ausgetauscht werden. Mechanische Herzklappen werden operativ implantiert und können ein Leben lang halten. Die Betroffenen benötigen aber trotz aller Fortschritte eine Antikoagulation, denn selbst mit einem wenig thrombogenen Material bleibt die Blutfluss-assoziierte Gerinnselbildung ein Problem.

Forschende aus Israel und den USA suchen nun nach einer Lösung, die diesen Nachteil nicht aufweist. Sie lassen sich dabei vom Tierreich inspirieren. In der Natur wird die passive Kontrolle des Luft- oder Wasserstroms genutzt, um das Fliegen bzw. Schwimmen zu optimieren. So spreizen Vögel beispielsweise die Federn und die Luft fließt ungehindert durch die Lücken, ohne Wirbel zu erzeugen.

In der Luftfahrt hat die Flussoptimierung die Technik revolutioniert: Sie sorgt für eine optimale Lage des Flugzeugs und minimiert turbulenzbedingte Störungen. Traditionelle aerodynamische Oberflächen wurden durch fortschrittlichere Techniken ersetzt. Es brauchte einigen Aufwand, dieses Konzept vom Flieger auf mechanische Herzklappenprothesen zu übertragen. Aber die bisherigen Erfolge sind ermutigend, so Yevgeniy Kreinin vom Technion Israel Institute of Technology in Haifa und Autorenteam.

Thrombogene Faktoren sollen minimiert werden

Im Rahmen des StreamlineValve-Projekts wollen die Wissenschaftler die passiven Kontrollstrategien zur Modulation des Blutflusses nutzen und thrombogene Faktoren minimieren. Dazu zählt z. B. die Reduktion von Stagnationsarealen, erhöhten Scherkräften und Verwirbelungen. Die implantierte Aortenklappe (StreamlineValve) wird praktisch zu einem „selbstreinigenden“ System ohne Gerinnselbildung in der Umgebung.

Angestrebt wird eine homogene Druckverteilung in allen Flussregionen. Dadurch verbessert sich die valvuläre Beweglichkeit mit verringerten Turbulenzen, sodass das Blut unbeeinträchtigt in die Koronarien fließt. Die Forschenden konnten bereits zeigen, dass die StreamlineValve in vitro die Thrombus-Akkumulation verringert. Möglicherweise verlängert sie auch die Lebensdauer der Prothese, was vor allem für junge Patientinnen und Patienten von Bedeutung ist.

Quelle: Kreinin Y et al. Eur Heart J 2024; DOI: 10.1093/ehae330