Achtergrond

Kunsthart: half-levend, half-robot

Marga van Zundert | donderdag 11 februari 2021

Een Europees onderzoeksteam met Amsterdamse en Eindhovense inbreng ontwikkelt een kunsthart dat met het lichaam ‘vergroeit’.

‘Je kunt een hart zien als een grote gebogen ader met kleppen en spierweefsel eromheen.’ Carlijn Bouten, hoogleraar regeneratieve geneeskunde aan de Technische Universiteit Eindhoven, laat zich niet imponeren door de haast futuristische ambitie van het Europees project HybridHeart: een implanteerbaar bionisch kunsthart ontwikkelen. Haalbaar is het, maakt ze duidelijk, al is er nog een hele lange weg te gaan. ‘Het is al gelukt om aders en hartkleppen te maken die in het lichaam functioneren en levende materialen worden.’

Zonder rugzak

Er is nog geen echt kunsthart op de markt. Het dichtstbij komt een mechanisch steunhart dat een deel van het beschadigde hart vervangt; een externe pomp in een rugzak drijft het aan. HybridHeart, begonnen als initiatief van hartchirurg en hoogleraar Jolanda Kluin van het Academisch Medisch Centrum, Amsterdam, wil een flinke stap verder zetten. Het moet een compleet hart worden dat zo weinig stroom vraagt dat een batterijtje op de borst het draadloos aandrijft. Zijn vorm dankt het hart aan flexibel, biocompatibel polysiloxaan (een keten van afwisselend silicium- en zuurstofatomen). Uitgekiende luchtstromen door een netwerk van smalle kanalen binnen in het materiaal zorgen voor regelmatige samentrekking. De binnenbekleding van het hart en de kleppen zullen van bioafbreekbaar kunststof zijn en in het lichaam langzaam worden vervangen door lichaamseigen, levend materiaal.

‘Wanneer de polymeren de juiste signalen afgeven doet het lichaam het werk’

Iedere onderzoeksgroep werkt nu in zijn lab aan een eigen stukje van het hybride kunsthart. ‘Op een gegeven moment komen alle onderdelen samen’, vertelt Boutens collega Patricia Dankers, hoogleraar biomedische materialen en chemie. Haar taak is een polymeercoating ontwikkelen voor de binnenkant van het polysiloxanen hart. Dankers: ‘De laag moet stolling voorkomen, de juiste patiënteigen cellen rekruteren en ze stevig laten hechten, terwijl de coating zelf langzaam degradeert. Al die functionaliteiten hebben we laten zien met supramoleculaire biomaterialen, maar zijn nog nooit gecombineerd in één multifunctioneel materiaal. Daar gaat het nu om.’ Bouten: ‘We maken daarbij slim gebruik van fundamentele kennis over het wondgenezingproces. Wanneer de polymeren de juiste signalen afgeven in de juiste volgorde, dan doet het lichaam het werk.’

Een prototype van de ‘buitenkant’ staat inmiddels in Amsterdam in het laboratorium van projectpartner Bas Overvelde, groepsleider soft robotics bij Amolf. Zijn klus is ervoor te zorgen dat het hart klopt. Overvelde: ‘We zoeken naar een oscillerende beweging in de luchtkanalen die het hart laat samentrekken en die met heel weinig energie aan de gang blijft, een combinatie van fundamentele fysica en werktuigbouwkunde.’

Miljoenen

Het aansprekende hartproject heeft ruim € 3 miljoen aan Europees onderzoeksgeld gekregen en is een van de vier kanshebbers op £ 30 miljoen van de British Heart Foundation in de Big Beat Challenge. Bouten: ‘We denken erover om er een studentenproject van te maken om echt meer slagkracht te hebben. Eerder bouwden studententeams een complete zonneauto en elektrische auto, waarom geen kunsthart?’

Wanneer ze het eerste hybride hart implanteren, daarover durven de onderzoekers nog geen uitspraak te doen. Dankers: ‘We moeten nog zo veel uitproberen. Misschien blijkt polysiloxaan bijvoorbeeld toch niet robuust genoeg, een hart klopt jaarlijks zo’n 35 miljoen keer. Dan moeten we op zoek naar een beter materiaal en daar moet je de binnenlaag ook weer op aanpassen.’

KVCV

Lid worden van de KVCV? Ontdek de voordelen!

Logo KVCV

KVCV Facebook

De KVCV is ook op Facebook te vinden:

facebook

Ontvang de nieuwsbrief

Meld je aan voor de nieuwsbrief en blijf op de hoogte van het laatste nieuws van Mens & Molecule.

Meld je nu aan!