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Chirurgischer Kleber, um gebrochene Herzen zu reparieren
Viele Kinder, die mit einem Herzfehler geboren werden, müssen sich während ihres Wachstums wiederholt operiert werden. Der Ersatz der heute in der Chirurgie verwendeten Nähte und Klammern durch schnell wirkende, biologisch abbaubare Klebstoffe könnte dazu beitragen, diese Herzoperationen schneller und sicherer zu machen. Forscher des Brigham and Women's Hospital in Boston haben einen chirurgischen Klebstoff mit vielversprechenden Eigenschaften entwickelt: Er löst sich nicht im Blut auf und ist gummiartig genug, um ein schlagendes Herz zu versiegeln.
Der Herzkleber wurde an Mäusen und Schweinen getestet und wird von einem französischen Startup als kommerzielles Produkt entwickelt Gecko Biomedical . Das in Paris ansässige Unternehmen, das von Biomaterialforschern im Großraum Boston gegründet wurde, verfügt über eine Serie-A-Finanzierung in Höhe von 11 Millionen US-Dollar und das Unternehmen plant, den chirurgischen Klebstoff in ein bis zwei Jahren bei Patienten in Europa einzuführen. Der Herzkleber wird in einem heute in der Zeitschrift veröffentlichten Artikel beschrieben Wissenschaft Translationale Medizin .
Nähte und Klammern haben große Nachteile, sagt Jeffrey Karp , ein Biomaterialforscher bei Brigham and Women’s und einer der Gründer von Gecko Biomedical. Heftklammern, die Gewebe durchstechen, können Schäden verursachen, und das Einbringen von Nähten ist zeitaufwändig. Das Ersetzen dieser Werkzeuge durch gummiartige, schnell wirkende Klebstoffe könnte dazu beitragen, Operationen schneller und weniger invasiv zu machen und möglicherweise Komplikationen zu vermeiden.
Das Herzkleberprojekt begann, als Karp vom Herzchirurgen des Boston Children’s Hospital angesprochen wurde Pedro del Nido , der ihn bat, neue Materialien zur Reparatur angeborener Herzfehler zu entwickeln. Del Nido hatte eine Liste mit strengen Kriterien: Das Material musste nicht nur sehr klebrig, sondern auch biologisch abbaubar sein, in der Lage sein, in Gegenwart von Blut zu wirken, das die Wirkung einiger Klebstoffe beeinträchtigen kann, und elastisch genug, um sich mit dem Herzen zu bewegen.
Das ist kein einfaches Problem, sagt Phillip Messersmith , ein Professor an der Northwestern, der nicht mit dem Unternehmen oder der Forschung von Karp verbunden ist. Die meisten Klebstoffe, die unter trockenen Bedingungen gut funktionieren, sind in Gegenwart von Wasser weit weniger wirksam, sagt er. Es gibt Sekundenkleber in medizinischer Qualität, aber da sie Giftstoffe enthalten, werden sie hauptsächlich nur auf der Haut verwendet.
2005 entwickelte Karp einen dehnbaren, klebrigen Gummi aus zwei Biomolekülen, Glycerin und Sebacinsäure. Dieses Material kann in flüssiger Form aufgetragen werden und nach einigen Sekunden UV-Bestrahlung verfestigen. Im flüssigen Zustand ist es zähflüssig und hydrophob, sodass es nicht weggespült wird. Karp hatte dieses Material zuvor verwendet, um Gecko-inspiriertes Klebeband herzustellen, daher der Name des Unternehmens (im Jahr 2008 wurde er zu einem der MIT-Technologie-Überprüfung 35 Innovatoren unter 35 für diese Arbeit). Karp hat jetzt die Chemie des Polymers abgestimmt, um seine Unterwasserhaftfähigkeit weiter zu maximieren. Er nennt den neuen Kleber HLAA, für hydrophoben lichtaktivierten Kleber.
Karp arbeitete mit del Nido zusammen, um den Klebstoff an Tieren zu testen. HLAA wird als flüssiger Schmierstoff aufgetragen und härtet dann nach etwa fünf Sekunden UV-Einwirkung zu einem elastischen Gummi aus. Del Nidos Gruppe verwendete HLAA, um eine wasserdichte Versiegelung herzustellen, die Herzwanddefekte bei Mäusen repariert, und um Pflaster – die als Ersatz für medizinische Geräte verwendet werden, die am Herzen angebracht werden könnten – an Schweineherzen zu befestigen. Als den Schweinen Adrenalin verabreicht wurde, um die Herzfrequenz zu erhöhen, blieb das Pflaster auf. Die Forscher pflegten auch zu kleben, um Arterien zu reparieren.
Im Gegensatz zu Klebstoffen, die durch eine chemische Reaktion funktionieren, funktioniert HLAA durch einen physikalischen Mechanismus. Mikroskopische Untersuchungen zeigen, dass sich das Polymer physikalisch mit Kollagen und anderen Proteinen auf der Gewebeoberfläche verfängt.
Eric Beckmann , ein Chemieingenieur an der University of Pittsburgh, sagt, dass andere Unternehmen in der Vergangenheit den Ansatz der UV-Lichthärtung ausprobiert haben, jedoch Probleme hatten. Diese Materialien neigten dazu, mit Wasser aufzuquellen und an Festigkeit zu verlieren, und wurden wie Wackelpudding. Beckman sagt, dass das Material von Karp gut gestaltet ist und dieses Problem nicht hat.
Beckmanns Firma, Cohera Medical of Pittsburgh, hat in Europa ein Produkt auf den Markt gebracht, das entwickelt wurde, um große Gewebebereiche nach Mastektomie und Bauchdeckenstraffung zu versiegeln, wodurch schmerzhafte Drainagen überflüssig werden. Der Klebstoff von Cohera, der sich in der Endphase des Zulassungsverfahrens der US-amerikanischen Food and Drug Administration befindet, härtet aus, wenn er Wasser ausgesetzt wird.
Es wird keinen universellen chirurgischen Klebstoff geben, sagt Beckman. Wenn Sie in den Baumarkt gehen, finden Sie Sekundenkleber, Holzleim, Dichtstoffe für Rohre und viele verschiedene Arten von Klebstoffen. Beckman geht davon aus, dass die Möglichkeiten für Chirurgen ähnlich vielfältig sein werden, sobald Unternehmen das teure Zulassungsverfahren für Medizinprodukte durchlaufen haben. Bis zur Zulassung durch die European Medical Association hofft das Unternehmen, bald mit klinischen Tests beginnen zu können.