Stel je voor: een kunsthart dat niet alleen soepel pompt als een echt hart, maar ook langzaam bekleed raakt met levend weefsel van de patiënt zelf. Afstotingsreacties en bloedstolsels zouden tot het verleden kunnen behoren. Het klinkt als sciencefiction, maar Nederlandse onderzoekers werken hard aan deze realiteit. Een zacht robothart met een levende binnenkant, het Hybrid Heart, belooft een revolutie in de behandeling van hartfalen.
Hartfalen en het tekort aan donorharten
Hartfalen is een groeiend probleem. In Nederland lijden al ruim 246.000 mensen aan hartfalen. Wereldwijd wachten meer dan 23 miljoen patiënten met hartfalen op een donorhart, terwijl geschikte donorharten schaars zijn. Bestaande kunstharten (mechanische pompen, zie de afbeelding hieronder) bieden een tijdelijke uitweg, maar brengen vaak grote risico’s mee, zoals bloedklontervorming en afstotingsverschijnselen. Patiënten met een kunsthart moeten levenslang zware medicijnen (antistolling en immunosuppressiva) slikken om complicaties te voorkomen. Er is dus dringend behoefte aan een beter alternatief dat zowel het tekort aan donororganen als de complicaties van kunstharten aanpakt.
Zacht robotisch hart als alternatief
Onderzoekers van onder andere TU Eindhoven en Erasmus MC ontwikkelen daarom een zacht, implanteerbaar robothart dat functioneert als alternatief voor een donorhart. Dit zogeheten Holland Hybrid Heart is gemaakt van flexibel kunststof en bootst de natuurlijke hartslag na met behulp van zachte robotica. In plaats van starre metalen of pompen gebruikt dit ontwerp een flexibele “spier” (septum) van zacht materiaal die ritmisch samentrekt en ontspant, net zoals een echt hart. Het resultaat is een veel natuurlijkere bloedstroom dan bij huidige kunstharten, wat de kans op complicaties verkleint. Bovendien kan dit zachte hart aangestuurd worden zonder complexe elektronica: een constante luchtdruk vanuit een pomp laat de zachte kleppen vanzelf openen en sluiten, zonder elektrische signalen. Minder elektronica betekent minder foutgevoeligheid en een eenvoudiger ontwerp, wat van pas komt bij een apparaat dat dag en nacht in het lichaam moet werken.
Een kunsthart met een levende binnenkant
Wat dit project echt bijzonder maakt, is de ontwikkeling van een biologische binnenlaag voor het kunsthart. Onder leiding van TU/e-hoogleraar Carlijn Bouten wordt een speciale coating van biocompatibel, afbreekbaar materiaal ontworpen. Nadat het robothart is geïmplanteerd, moet deze binnenlaag geleidelijk lichaamseigen cellen aantrekken die uitgroeien tot nieuw hartweefsel. Terwijl de synthetische laag langzaam oplost, neemt het door het lichaam gevormde weefsel de functie over. Uiteindelijk blijft er alleen levende hartbinnenwand van de patiënt zelf over.
Deze levende binnenkant is cruciaal: hij voorkomt dat bloed in aanraking komt met kunstmatige oppervlakken, waardoor het risico op stolling drastisch daalt. Ook herkent het immuunsysteem de binnenkant als eigen weefsel, wat afstoting tegengaat. Het Hybrid Heart gedraagt zich zo steeds meer als een echt hart in het lichaam. Hierdoor fungeert het kunsthart als een regeneratief hart, wat voortbouwt op eerder succes met zelfherstellende hartkleppen en bloedvaten, innovaties die al hebben geleid tot spin-off bedrijven als Xeltis en STENTiT. Nu wordt dat concept doorgetrokken naar een volledig kunsthart.
Eerste successen en doorbraakresultaten
Onlangs hebben de onderzoekers een belangrijke mijlpaal bereikt. In het tijdschrift Nature Communications publiceerde het consortium de resultaten van de eerste tests met een vroeg prototype van het robothart. In het lab wist het zachte hart bloed rond te pompen met een kracht vergelijkbaar aan die van een echt hart. Daarnaast slaagde het team erin het apparaat bijna een uur lang te laten functioneren in een groot proefdier. Deze veelbelovende resultaten laten zien dat de technische basis van het Hybrid Heart solide is en de benadering werkt in realistische omstandigheden.
De betrokken onderzoekers spreken van een doorbraak, “een belangrijke stap richting een kunsthart dat minder complicaties en een betere kwaliteit van leven biedt aan onze patiënten” aldus professor dr. Jolanda Kluin. De publicatie onderstreept dat het zachte robothart uitzicht biedt op minder complicaties dan huidige kunstharten en potentieel een langer en beter leven voor patiënten met hartfalen. Ook het aantal verschillende instanties en de financiering van 10,4 miljoen euro door de NWA laten zien hoe belangrijk deze ontwikkeling is.
Op weg naar een hybride hart in de kliniek
Hoewel het prototype zijn eerste proefrit heeft doorstaan, staan de onderzoekers niet stil. Inmiddels werken ze aan het integreren van de levende binnenlaag in een nieuw prototype, zodat het Hybrid Heart (langdurig) geïmplementeerd kan worden in een lichaam. Dit zal worden getest in langdurige preklinische dierstudies om veiligheid en betrouwbaarheid aan te tonen. Als die fase succesvol is, kan de overstap naar de eerste toepassing bij mensen gemaakt worden. Het ambitieuze doel is om binnen tien jaar een werkend hybride kunsthart in patiënten te kunnen implanteren.
De weg ernaartoe is nog lang en uitdagend, maar de beloning zou enorm zijn: een oplossing voor een van de hardnekkigste problemen in de cardiologie. Een kunsthart dat meegroeit en samenwerkt met het lichaam kan het leven van honderdduizenden patiënten ingrijpend verbeteren.
Robert Dilber
Bronnen:
- TU Eindhoven – “TU/e ontwikkelt levende binnenkant voor veelbelovend robothart”
- Hartstichting – “Veelbelovend zacht robothart ontwikkeld in Nederland”
- Engineeringnet – “Ontwikkeling levende binnenkant voor zacht robothart”
- ZorgKrant – “Eerste succesvolle meters gemaakt door zacht implanteerbaar robothart”
- MD+DI – “Dutch Program Pumps €10M into Soft Robotic Heart Development”
- Kunststof & Rubber – “Robothart krijgt levende binnenkant”
- Holland Hybrid Heart Consortium – Foto robothart
- UMC Utrecht – Foto mechanisch kunsthart
