Fremdkörper in Folie gewickelt

Herzschrittmacher oder Brustimplantate werden vom Körper oft mit Bindegewebe hart eingekapselt. Jetzt haben ETH-Forscher das Problem fein angepackt.

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Bioingenieur Simone Bottan zeigt gerne ein Video, wenn er das medizinische Problem anschaulich darstellen möchte, an dessen Lösung er arbeitet. In diesem Video sieht man also ein grosses rotes «Ei», etwas ­grösser als ein Straussenei, mit einer offensichtlich sehr harten Schale. Der Chirurg, der das «Ei» eben aus dem Körper einer Patientin entfernt hat, zückt ein Skalpell, schneidet das «Ei» auf, und unter der harten Schale fluppt ein Silikonkissen hervor – ein total verkalktes Brustimplantat.

«Das ist ein extremer Fall», sagt Bottan, Projektleiter am Wyss Translational Center Zurich an der ETH. So stark verkrustet seien nur die wenigsten Implantate. Das Video demonstriert eindrücklich, wo das Problem liegt: Viele medizinische Gerätchen und Implantate, die aus gesundheitlichen oder kosmetischen Gründen in unseren Körper eingepflanzt werden – seien es Herzschrittmacher, Insulinpumpen oder eben Brustimplantate –, betrachtet der Körper als fremd: Er kapselt sie mit Bindegewebe ein. Ist diese Reaktion besonders heftig und wuchert das Bindegewebe stark, verhärtet das Gewebe rund um das Implantat. Dies kann Schmerzen verursachen oder die Funktion des Implantats beeinträchtigen. Man spricht dann von einer Fibrose.

Etwa jedes dritte Implantat muss frühzeitig ersetzt werden.

Die Einkapselungen sind laut Bottan noch immer ein grosses Problem. Etwa jedes dritte Implantat müsse frühzeitig ersetzt werden, nicht nur wegen Fibrosen, aber zu einem grossen Teil eben auch deswegen. Bei den Brustimplantaten, von denen weltweit jedes Jahr rund 2,5 Millionen Stück eingepflanzt werden, seien es bis zu 50 Prozent. «Wir schätzen, dass weltweit insgesamt rund 10 Millionen Implantate gemacht werden», sagt Bottan, «wahrscheinlich sind es sogar noch mehr.» Ein Drittel davon, also mehrere Millionen, sind Austauschgeräte. Bis heute hat noch niemand genau berechnet, wie viel der Ersatz von medizintechnischen Geräten und Implantaten jedes Jahr kostet. Aber man kann getrost davon ausgehen, dass es sich dabei Jahr für Jahr um einen grösseren Milliardenbetrag handelt.

Ein gutes Geschäft

Das Versagen respektive das Einkapseln der Implantate ist für die medizintechnische Industrie ein gutes Geschäft. Ganz nach dem Motto: Wer einmal Kunde ist, wird immer wieder Kunde sein. «Man darf von der Industrie daher keine grossen Anstrengungen erwarten, Herzschrittmacher oder Silikonimplantate zu entwickeln, die länger im Körper bleiben können», sagt Bottan.

Video: Wyss Translational Center Zurich

Der Bioingenieur hält nicht viel davon. Im Gegenteil, er will die Verträglichkeit von Implantaten verbessern. Ein Team des von ihm mitgegründeten ETH-Spin-offs Hylomorph hat daher in den letzten Jahren eine biokompatible Membran entwickelt, die als Schutzhülle um Implantate funktionieren und die Bildung von fibrotischem Gewebe deutlich vermindern soll. Die rund 1 Millimeter dünne Membran fühlt sich etwas gummig an, leicht elastisch und feucht, wenn man sie zwischen den Fingern hat. Von der dreidimensionalen Mikrostruktur, die der Folie ihre antifibrotischen Eigenschaften verleihen soll, spürt man dabei nichts.

Biozellulose wird unter anderem für Gesichtsmasken verwendet.

Die Membran besteht aus einem Netz aus Biozellulosefasern, die von Bakterien der Gattung Xylinum hergestellt werden. Die Erkenntnis, dass Bakterien Zellulose herstellen können, ist nicht neu – entdeckt wurde dies schon 1886. Heute werden «Blätter» aus Biozellulose unter anderem als Gesichtsmasken verwendet – Angelina Jolie und Cristiano Ronaldo sollen sie benutzen. Und in asiatischen Kulturen kommt Biozellulose sogar auf den Tisch: Auf den Philippinen gilt «nata de coco», eine Art Gelatine aus Kokosmilch, als Delikatesse für Süssspeisen.

Mit solchen billig herzustellenden Biozelluloseprodukten hat die Folie von Hylomorph allerdings nur noch das Material gemeinsam. Denn zur Herstellung ihrer Membranen setzen die ETH-Forscher auf einen eigens entwickelten Zusatzschritt: Die Bakterien wachsen auf einer Silikonplatte mit einer eingeprägten Mikrostruktur, die für die entstehende Zellulosemembran als Negativ dient. Der patentierte Prozess führt dazu, dass sich die Zellulosefasern geordnet ausrichten. So imitieren sie die körpereigenen Kollagenfasern und werden vom Körper nicht mehr oder weniger als fremd betrachtet. So weit die Idee der Forscher.

Tests an Schweinen

Die bisherigen Resultate sind laut Bottan ermutigend. An Mäusen habe man zeigen können, dass das Prinzip funktioniere. Für die weitergehenden Tests seien die Nager aber ungeeignet, da sie auf Fremdkörper anders reagieren als Menschen. Das Hylomorph-Team entschied sich daher, mit ihrer Membran eingepackte Silikonkissen und Herzschrittmacher an Schweinen zu testen. «Die Experimente funktionierten gut», sagt Bottan: «Wir stellten eine Reduktion des fibrotischen Gewebes um bis zu 80 Prozent fest.» Die Resultate der Versuche sollen bald publiziert werden.

Seit Frühling 2015 ist Hylomorph ein Teil des Wyss Translational Center Zurich an der ETH und der Universität Zürich. Das vom Unternehmer und Forschungsmäzen Hansjörg Wyss finanzierte Zentrum unterstützt vielversprechende Start-ups wie Hylomorph beim Übergang vom Labor in die Klinik.

Tatsächlich plant das Team um Bottan und den Produkteingenieur Francesco Robotti bereits einen klinischen Versuch. Ende 2017, spätestens Anfang 2018 wollen die Hylomorph-Forscher ihre Membran erstmals an Patienten testen, und zwar am Deutschen Herzzentrum in Berlin. Bei den Patienten handelt es sich um Personen, denen ein sogenannter Loop-Recorder eingepflanzt wird, um die Herzaktivität zu überwachen. Diese Geräte von der Grösse eines USB-Sticks sollen für den Versuch mit der Membran umwickelt werden.

«Wir sind die Einzigen, die ein Material haben, das im Körper nicht abgebaut wird.»Simone Bottan, Bioingenieur

Bis es so weit ist, wartet auf das Team noch viel Arbeit, vorab Bürokram. «Wir müssen jeden Schritt des Herstellungsprozesses genau dokumentieren, vom Rohmaterial bis zum Endprodukt», sagt Bottan und zeigt in seinem Büro an der ETH auf ein Regal mit Dutzenden von Bundesordnern. Zudem muss das eingesetzte Material bei den klinischen Tests höchsten qualitativen Ansprüchen genügen. Deshalb hat Hylomorph ein darauf spezialisiertes Unternehmen damit beauftragt, die Zellulosemembran in klinischer Qualität zu produzieren.

Ziel ist es, bei den zuständigen Behörden möglichst schnell die Zertifizierung für die biokompatible Implantathülle zu beantragen. Man wolle beim Antrag darauf hinweisen können, dass es derzeit kein anderes Material gebe, das der Hylomorph-Membran ebenbürtig sei, betont Simone Bottan. Doch gibt es denn für dieses Produkt gar keine Konkurrenz? Es gebe verschiedene Firmen, die sich um ­die Probleme bei Implantaten kümmerten, etwa um potenzielle Infektionen, sagt Bottan. «Wir sind aber die Einzigen, die ein Material haben, das im Körper nicht abgebaut wird. Wenn das Implantat für immer im Körper bleiben soll, dann möchte man auch, dass der antifibrotische Effekt der Membran für immer anhält.»

(Tages-Anzeiger)

(Erstellt: 29.01.2017, 18:24 Uhr)

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