Implantate für das Herz-Kreislauf-System

Abbaubare Stents zur Behandlung von Gefäßstenosen

Degradierbarer Polymerstent, IBMT Rostock

Die Volkskrankheit Arteriosklerose verursacht Arterien­verengungen und -verschlüsse mit ent­sprechender ar­terieller Minderversorgung des distalen Gewebes und kann bei Nicht­behandlung Schlaganfälle oder Herzin­farkte hervorrufen. Die Be­handlung mittels minimalin­vasiver Ballonangio­plastie, häufig in Kombination mit einer Stent­implantation, ist etabliert. Durch die Ent­wicklung von Drug-Eluting Stents (DES), die eine lo­kale Frei­setzung anti­proliferativer Wirkstoffe gewährleisten, konnten die mit einer Stent­implantation assoziierten Reste­nose­raten von 15-20 % auf un­ter 10 % reduziert werden. Aufgrund der bei DES auf­getretenen Spätthromboserisiken besteht weiterhin erheblicher Forschungs- und Entwick­lungsbedarf. Erste polymer- oder magnesiumbasierte bioabbau­bare Stents existieren, die ebenfalls DES-Konzepte auf­greifen [1]. Ein weiterer Innovations­schritt sind neue Ober­flächenmodifikationen, die eine ge­webespezifische Antwort auf das Blutgefäß aus­üben. Diese wird im Rahmen von RESPONSE über responsive  Be­schichtungen zur gezielten, zeitlich kontrollierten Steu­erung der komplexen biologi­schen Mechanismen der Restenose und Reendothelialisie­rung verfolgt. Großer Forschungsbe­darf besteht zur Kombi­nation dieser Oberflächen­be­handlungen mit komplett abbaubaren Stentgrund­körpern und deren Optimierung.

[1] Grabow N, Bünger CM, Kischkel S, Timmermann JH, Reske T, Martin DP, Williams SF, Schareck W, Sternberg K, Schmitz KP.: Development of a sirolimus-eluting poly (L-lactide)/poly(4-hydroxybutyrate) absorbable stent for peripheral vascular intervention. Biomed Tech (Berl). 2013 Oct;58(5):429-37. doi: 10.1515/bmt-2012-0050.

Schrittmacher und Defibrillatoren zur Elektrostimulation und Ferndiagnose

Schrittmacherelektrode

Neben der klassischen Funktion der Herzschritt­macher und Defibrillatoren zur Behandlung von Patienten mit Bradykardien und Arrhythmien wer­den diese zuneh­mend mit einer Telemonitoring-Funktion ausgestattet, die dem behandelnden Arzt über intra­kardiale Elektro­gramme eine Ferndiagnose ermöglicht. Die klas­sische als auch die Telemonitoring-Funktion ist entscheidend von der Effektivität der verwendeten Stimulationselektroden abhängig (Abbildung). Weltweit bieten alle vier großen Hersteller von Herzschrittmachern und implantierbaren Defibrilla­toren Elektroden mit Steroidbeschichtungen an (St. Jude Medical, Guidant, Medtronic, BIOTRONIK). Neueste Forschungsansätze auf diesem Gebiet beschäftigen sich damit, zur Verhinderung der ungewollten Bindegewebsneubildung im Umgebungs­bereich des Implantates verbesserte wirkstofffreisetzende Be­schich­tungen zu schaffen und wirksame­re steroide Substanzen zu identifizieren, um bei neuen Elektroden­geo­metrien ausreichen­de Langzeitwirkungen zu erzielen. Neben der Stimulationselektrode stellt auch die Modifikation der Aggregattasche eine Herausforderung dar. Im Sinne von RESPONSE ist es denkbar, die Schrittmachertasche während der Implantation oder Revision mit einem Wirkstoffdepot auszukleiden, welches nur zum Zeitpunkt einer Infektion eine Freisetzung von Antibiotika gewährleistet.

Herzklappenprothesen zur Behandlung von Stenosen und Insuffizienzen

Aortenklappenstents: Edwards Sapien, Medtronic CoreValve

Aortenklappenstenosen und Mitralklappenin­suffi­zi­en­zen zeigen die höchste Prävalenz unter den Funktions­störungen der Herzklappen. Neben ope­rativen Eingrif­fen, zumeist in Verbindung mit der chirurgischen Implantation einer Herzklappenpro­these, finden auch auf diesem Gebiet zunehmend minimalinvasive Be­handlungstechniken Anwen­dung. Für den Aortenklap­penersatz werden hierfür ballon- oder selbstexpandierende Stentgerüste mit einer eingenähten Klappe aus Rinder- oder Schweineperikard mittels der Transcatheter Aortic Valve Implantation (TAVI) eingesetzt. Die häufigste perkutane Behandlungsmethode der Mitralklappeninsuffizienz ist hingegen die „edge-to-edge“-Technik unter Implantation eines Clips (MitraClip, Abbott) zwischen den gegenüber­liegenden Mitralsegeln. Auch an der Universitätsmedizin Rostock sind die per­kutane Aortenklappenimplantationen bei Hochrisiko­patienten sowie die perkutane Rekonstruktion der Mit­ralklappe mittels Clipping bereits besondere Schwer­punkte [2]. Eine Optimie­rung des Langzeiterfolges dieser minimalinvasiven Intervention ist in RESPONSE durch bioartifizielle Prothesen mit maßgeschneiderten Biofunktio­na­li­sierungen vorgesehen.

[2] Kische S, D'Ancona G, Paranskaya L, Schubert J, Arsoy N, Hauenstein KH, Alozie A, Jovanovich B, Nienaber C, Ince H. Staged total percutaneous treatment of aortic valve pathology and mitral regurgitation: Institutional experience. Catheter Cardiovasc Interv 2013, Jan 29: doi: 10.1002/ccd.24809

Venenklappen zur Behandlung der venösen Insuffizienz

Venenklappenimplantat [3]

Bis zu 60 % der Menschen der westlichen Welt leiden an chronisch venöser Insuffizienz (CVI), die auf einer Mikrozirkulationsstörung der Gefäße infolge einer ve­nösen Abflussbehinderung beruht. Die CVI belastet das Gesundheitssystem der westlichen Welt mit 2 % des gesamten Gesund­heitsbudgets. Erste tierexperi­mentelle Ansätze, die CVI durch Implantation artifiziel­ler Venenklappen aus einem Polyetherurethan zu heilen, wurden 1985 beschrie­ben. Mit Glutaraldehyd fixierte bovine Venenklappen wurden bereits klinisch getestet. Aktuelle Entwicklungen für Venenklappenimplantate nutzen Polycarbonaturethane oder PGS-P(4HB). Diese neuen Ansätze bilden die Basis für eine Weiterentwicklung der Venen­klappenimplantate in RESPONSE. Die Expertise der Akteure im Bereich der Koronar­stents und hämokompatibler Oberflächenmodifikationen soll genutzt werden, um polymer­basierte Venenklappen herzustellen, die minimalinvasiv über einen Ballonkatheter appli­ziert werden können.

[3] B Weber, J Robert, A Ksiazek,  Y Wyss, L Frese, J Slamecka, D Kehl, P Modregger, S Peter, M Stampanoni, S Proulx,V Falk, SP Hoerstrup. Living-Engineered Valves for Transcatheter Venous Valve Repair, TISSUE ENGINEERING: Part C (Online 2014), DOI: 10.1089/ten.tec.2013.0187