Sie sind mit dem bloßen Auge nicht auszumachen: Winzigste Maschen aus Nano-Drähten spielen die Hauptrolle bei der Entwicklung kindgerechter Stents und Herzklappen durch das Forscherteam um den Kinderkardiologen Axel Rentzsch an der Klinik für Pädiatrische Kardiologie des Universitätsklinikums des Saarlandes (UKS) in Homburg. Unter dem Elektronenmikroskop sehen sie aus wie ineinander verschlungene Mini-Spaghetti. Ummantelt ein solches Netz aus Nano-Drähten Gefäßstützen, sogenannte Stents, und künstliche Herzklappen, schützt es den menschlichen Körper vor dem Kontakt mit Fremdmaterial, das besonders bei Kindern die Bildung von Blutgerinnseln fördert und lebensbedrohliche Verschlüsse der Gefäße hervorrufen kann.

Weniger Eingriffe

„Implantate wie Stents und künstliche Herzklappen haben bei der Behandlung von Kindern mit angeborenen Herzfehlern einen großen Stellenwert. Sie tragen dazu bei, dass die meisten von ihnen das Erwachsenenalter erreichen“, erläutert Axel Rentzsch, Forscher im Kompetenznetz Angeborene Herzfehler. So helfen etwa per Katheter-Intervention eingebrachte Stents, den Zeitpunkt für einen herzchirurgischen Eingriff hinauszuzögern bis der Körper eine OP leichter verkraftet. Ursprünglich für erwachsene Herzpatienten entwickelt, bergen die Implantate für Kleinkinder und Kinder jedoch noch erhebliche Risiken. „Stents bestehen in der Regel aus rostfreiem Stahl, Titan oder etwa einer Nickel-Titan-Legierung. Das Blut von Kindern reagiert sehr stark auf solche Oberflächen. Die Bildung von Gerinnseln und erneuten Gefäßverengungen sind dann die Folge. Unsere Nano-Beschichtung könnte das Problem lösen“, hofft der Wissenschaftler.

Für junge Patienten, deren angeborene Herzfehlern mit Gefäßverengungen einhergehen oder eine künstliche Herzklappe erforderlich machen, wäre diese Lösung ein Segen, ist Hashim Abdul-Khaliq, Direktor der Klinik für Pädiatrische Kardiologie am UKS und Sprecher des Kompetenznetzes Angeborene Herzfehler, überzeugt: „Die Nano-Beschichtung vermindert das Risiko von Blutgerinnseln in den Herzkranzgefäßen oder an den Herzklappen. Vielen Kindern würde das künftig die eine oder andere Herz-OP ersparen“, so der Kinderherzspezialist.

Nano-Netz wurde patentiert

Es spricht vieles dafür, dass das schon bald gelingt. Fast zehn Jahre haben Materialforscher, Chemiker, Biologen und Mediziner am UKS an der Beschichtung gearbeitet und dazu die Bioverträglichkeit unterschiedlicher Oberflächen in verschiedenen Zellkulturen sowie anhand von Blutproben getestet. Mit Erfolg: „Wir konnten feststellen, dass sich fast gar keine Blutplättchen anlagern. Die Gefahr, dass Blutgerinnsel entstehen, die etwa einen Stent verstopfen, ist damit sehr gering“, erklärt Hashim Abdul-Khaliq und nennt noch einen weiteren Vorteil: „Endothelzellen, die im menschlichen Körper Blut- und Lymphgefäße auskleiden, fühlen sich auf der neuen Beschichtung ausgesprochen wohl. Sie wachsen gut und schnell darauf und sorgen dafür, dass eine glatte Oberfläche entsteht, die das Blut leicht fließen lässt. Die glatten Muskelzellen dagegen, die Hohlorgane und Gefäße von außen umschließen, gedeihen kaum auf den Nano-Drähten. Das verhindert eine erneute Gefäßverengung.“

Aufgrund der vielversprechenden Ergebnisse wurde das Nano-Netz der Saarländer Forscher inzwischen patentiert. Jetzt prüfen die Wissenschaftler am Tiermodell, wie sich der innovative Lebensretter in echten Gefäßen bewährt. Finanziell unterstützt werden sie dabei durch die mit 59.900 Euro dotierte Gerd Killian Projektförderung der Deutschen Herzstiftung.

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