Neuer Herzschrittmacher erzeugt Strom aus Herzschlägen und könnte ein Leben lang halten

Ein Team chinesischer Wissenschaftler hat einen neuartigen, selbstversorgenden Herzschrittmacher entwickelt, der elektrische Energie aus dem Herzschlag gewinnt. Damit könnte der Weg zu lebenslang einsetzbaren Herzimplantaten geebnet werden.

Das Gerät, das in einer Studie in Nature Biomedical Engineering näher beschrieben wird, zielt auf eine zentrale Schwachstelle in der bisherigen Medizintechnik ab. Herkömmliche Herzschrittmacher sind nämlich auf Batterien angewiesen, die etwa 10 Jahre lang halten, sodass Patienten für den Batterie-Tausch mitunter riskante und kostspielige Eingriffe benötigen. Der neue Schrittmacher ist dagegen auf den dauerhaften Betrieb ausgelegt und wird als Beispiel für "symbiotische Bioelektronik" bezeichnet. Der Herzschrittmacher wurde über sieben Jahre unter anderem von Forschern der University of Chinese Academy of Sciences (UCAS) und der Tsinghua University und der Peking University entwickelt. Er nutzt ein spezielles "Energierückgewinnungsmodul".

Dabei wird die Bewegungsenergie des Herzens per elektromagnetischer Induktion in elektrische Energie umgewandelt. Für eine hohe Lebensdauer hat das Team ein vereinfachtes magnetisches Schwebesystem entwickelt, das Reibung reduzieren soll. In Labortests mit 300 Millionen simulierten Herzschlägen, was einer Nutzung von rund 10 Jahren entspricht, wurden lediglich 4% Verschleiß festgestellt. Im Mittel erzeugt der Herzschrittmacher 120 Mikrowatt und liegt damit über den 10 Mikrowatt, die für einen stabilen Betrieb erforderlich sind.

Das Gerät kommt ohne Sonden aus und besteht aus biokompatiblen Materialien. Es kann über die Oberschenkelvene mit einem minimalinvasiven Katheter implantiert werden. In einem einmonatigen Versuch an einem Schwein mit schwerer Bradykardie (langsamer Herzfrequenz) hat der Herzschrittmacher den normalen Rhythmus ausschließlich mit der aus den Herzschlägen gewonnenen Energie aufrechterhalten.

Ein Professor der UCAS erklärt, dass das Team klinische Studien noch vor dem Jahr 2030 anstrebt. Bis dahin soll ein Schrittmacher entwickelt werden, der zwei bis dreimal so lange hält und deutlich günstiger werden soll als Geräte, die aktuell nach China importiert werden müssen und dort umgerechnet über 20.000 Euro kosten. Nach Einschätzung der Forscher könnte diese Technologie zur Energiegewinnung später auch bei anderen implantierbaren Geräten eingesetzt werden, beispielsweise für die Knochenheilung, neuronale Regulation oder auch die Schmerztherapie.