É«ÖÐÉ«

Het prototype dat in deze publicatie centraal staat, wist bloed succesvol rond te pompen met behulp van zachte robotica. De volgende stap is het aanbrengen van een afbreekbare, synthetische binnenkant van biocompatibel materiaal, ontwikkeld door É«ÖÐÉ«-onderzoekers. Deze innovatieve laag was nog niet aanwezig in de versie die voor de eerste tests is gebruikt, maar de veelbelovende eerste resultaten tonen aan dat de technische basis solide genoeg is voor verdere ontwikkeling.

Het Hybrid Heart, ontwikkeld onder leiding van het Erasmus MC, is bedoeld voor patiënten met hartfalen en bootst de natuurlijke hartslag en de ‘zachte’ weefselomgeving van het hart na via een flexibele robot-'spier' (septum). Dat moet complicaties zoals bloedstolsels, afstotingsreacties of infecties helpen voorkomen. De technologie is een mogelijk alternatief voor een donorhart, waar een groot tekort aan is, of dient ter vervanging van bestaande kunstharten.

Een robothart dat meegroeit

In de volgende fase brengen de onderzoekers de speciale binnenlaag aan, ontwikkeld aan de É«ÖÐÉ«. Deze laag is ontworpen om lichaamseigen cellen aan te trekken die nieuw weefsel vormen, terwijl het synthethische materiaal langzaam wordt afgebroken. Uiteindelijk blijft dan alleen levend weefsel van de patiënt zelf over. Dat voorkomt bloedstolsels en verbetert de acceptatie van het hart door het immuunsysteem. Daarmee zou het robothart veel langer kunnen functioneren.

"Als we materialen kunnen maken die het lichaam zélf activeren tot herstel, komen we echt in de buurt van een regeneratief kunsthart, waarbij we biomaterialen implanteren die in het lichaam cellen aantrekken en langzaam worden omgezet in levend materiaal", zegt É«ÖÐÉ«-hoogleraar Cell-Matrix Interactions Carlijn Bouten.

"We hebben op dit gebied eerder gepionierd met hartkleppen, bloedvaten en vasculaire stents. Dat heeft onder meer geleid tot de spin-offs en . Nu bouwen we verder richting het volledige hart."

De ontwikkeling van de biocoating is in handen van Bouten en haar collega’s Patricia Dankers, Anthal Smits en andere wetenschappers van de faculteit Biomedical Engineering.

Eerste tests veelbelovend

De eerste tests waarover in Nature Communications is gepubliceerd, toonden aan dat het prototype bloed kon rondpompen onder laboratoriumomstandigheden met een kracht vergelijkbaar met een echt hart. Het functioneerde bovendien een klein uur in een groot proefdier. Het zachte robothart, gemaakt met flexibele materialen en aangedreven door luchtdruk, kan ook worden aangestuurd zonder elektronische signalen, wat tot nu toe gebruikelijk is.

Universitair hoofddocent Bas Overvelde en onderzoeker Luuk van Laake, beiden verbonden aan de É«ÖÐÉ«-faculteit Mechanical Engineering, hebben in de laboratoriumopstelling laten zien dat dezelfde principes die zorgen voor het sputteren van een ketchupfles, kunnen worden gebruikt voor een hartslag in het robothart.

Bas Overvelde: "We zochten een manier om een hartklep open en dicht te laten gaan met zo weinig mogelijk software of electronica. De zachte klep die we daarvoor gebruiken, gaat vanzelf open en dicht zodra we er de constante luchtstroom van een pomp doorheen sturen. Daar zijn verder geen elektrische signalen voor nodig."

De onderzoekers noemen het een wetenschappelijke mijlpaal. "Met deze ontwikkeling zetten we een belangrijke stap richting een kunsthart dat minder complicaties en een betere kwaliteit van leven biedt aan onze patiënten", aldus professor dr. Jolanda Kluin van het Erasmus MC, cardio-thoracaal chirurg en projectleider van het Hybrid Heart.

De volgende stap is het ontwikkelen van een volledig implanteerbare versie van het robothart voor langdurige preklinische testen. Als dat goed gaat, kan de overgang worden gemaakt naar mensen. Het doel is om dat binnen tien jaar te realiseren.

Hartfalen treft wereldwijd miljoenen patiënten

In Nederland zijn er 250.000 patiënten met hartfalen. Het laatste redmiddel is een harttransplantatie, maar vanwege de geringe beschikbaarheid van donoren zijn de wachtlijsten lang. Veel patiënten overlijden terwijl ze op de wachtlijst staan, de helft binnen vijf jaar. Wereldwijd lijden 23 miljoen mensen aan hartfalen.

Holland Hybrid Heart is een consortium van universiteiten, hoger beroepsonderwijs, bedrijven en patiëntenorganisaties. In totaal werken vijftien partners mee aan de ontwikkeling van het robothart. Het is één van de projecten die in 2023 financiering ontving in het kader van de Nationale Wetenschapsagenda (NWA). Het gaat om 10,4 miljoen euro. Voor meer informatie, zie: .