Innovative "Solarzelle" stimuliert das Herz

Forscher Pengju Li mit dem Prototypen des neuen Herzschrittmachers (Foto: Jean Lachat, uchicago.edu)

Chicago (pte021/27.02.2024/11:30) - Der Herzschrittmacher der Zukunft besteht aus einer Membran, die dünner ist als ein menschliches Haar - zumindest wenn es nach Forschern der University of Chicago ( https://www.uchicago.edu ) geht. Ihr Entwurf benötigt keine interne Batterie und wird implantiert, ohne dass der Brustkorb geöffnet werden muss. Das Gadget wird mit einer Art Katheter eingeführt, also minimalinvasiv. Das revolutionäre Gerät funktioniert nach dem Prinzip der Solarzelle. Es wandelt Licht in elektrischen Strom um, der das Herz an einer bestimmten Stelle stimuliert, sodass es weiter schlägt. Das Licht liefert ein Lichtwellenleiter, der von außen mit den benötigten Blitzen versorgt wird.

Photovoltaik als Impulsgeber

"Die ersten Experimente waren sehr erfolgreich, und wir sind sehr zuversichtlich, was die Zukunft dieser Technologie angeht", so Experte Pengju Li. Lis Doktorvater Bozhi Tian entwickelt seit Jahren Geräte, die eine ähnliche Technologie wie Solarzellen zur Stimulierung bestimmter Körperregionen nutzen. Die Photovoltaik ist für diesen Zweck attraktiv, weil sie keine beweglichen Teile oder Drähte hat, die kaputt gehen oder stören können.

Li und Tian mussten das System jedoch so anpassen, dass es für biologische Zwecke funktioniert und nicht so wie Solarzellen operiert. "Bei einer Solarzelle möchte man so viel Sonnenlicht wie möglich einfangen und in Strom umwandeln. Doch beim Herzschrittmacher darf das Licht nur einen sehr begrenzten Bereich anregen, sodass nur dort Strom erzeugt wird", verdeutlicht Li.

Rückkehr zum normalen Takt

Eine gängige Herztherapie ist die sogenannte kardiale Resynchronisationstherapie, bei der verschiedene Teile des Herzens durch genau getimte Ladungen wieder in den Takt gebracht werden. Bei den derzeitigen Therapien wird dies mit Drähten erreicht, die mit den entsprechenden Teilen des Herzens verbunden sind. Der optisch aktivierte Schrittmacher besteht aus einem Material, das nur dort elektrische Ladungen freisetzt, wo es beleuchtet wird.

Es besteht aus dotiertem Silizium, ist also mit Fremdatomen gezielt "verunreinigt". So leistet es laut den US-Wissenschaftlern genau das, was es soll, nämlich Strom an einer bestimmten Stelle des menschlichen Körpers zu erzeugen. Das geschieht in einem vordefinierten Takt, der das Herz so stimuliert, dass es zuverlässig schlägt.

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