Een team van wetenschappers, onder leiding van Erasmus MC en in samenwerking met de Technische Universiteit Eindhoven (TU/e), heeft veelbelovende eerste resultaten geboekt met het zogenoemde Hybrid Heart – een zacht, implanteerbaar robothart dat op termijn een levensvatbaar alternatief moet vormen voor donorharten en bestaande kunstharten. De technologie combineert zachte robotica met biocompatibele materialen en zet in op verminderde afstotingsreacties, langere functionaliteit en een verbeterde kwaliteit van leven voor patiënten met ernstig hartfalen.
Het robothart simuleert de natuurlijke werking van het menselijke hart door gebruik te maken van een flexibele, luchtdrukgestuurde robotspier – het septum – die de hartslag nabootst. Daarmee beweegt het Hybrid Heart zich duidelijk af van traditionele mechanische kunstharten die vaak gepaard gaan met complicaties zoals bloedstolsels, infecties en afstoting.
Meegroeien
Cruciaal aan het ontwerp is de geplande toevoeging van een afbreekbare binnenlaag van biocompatibel materiaal, ontwikkeld aan de TU/e. Deze laag moet lichaamseigen cellen aantrekken, zodat uiteindelijk enkel patiëntspecifiek weefsel overblijft. Een dergelijke aanpak vergroot de kans op integratie met het lichaam en minimaliseert het risico op complicaties.
"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 TU/e-hoogleraar Cell-Matrix Interactions Carlijn Bouten. In onderstaande video is een demonstratie te zien van het Hybrid Heart.
Veelbelovende testresultaten
De eerste preklinische resultaten, onlangs gepubliceerd in Nature Communications, bevestigen de potentie van het prototype. In laboratoriumtests pompte het robothart bloed rond met een kracht vergelijkbaar met die van een echt menselijk hart. Ook functioneerde het systeem een uur lang in een groot proefdiermodel – een belangrijke validatiestap in de richting van klinische toepassing.
Een bijzonder aspect van het ontwerp is de besturing zonder gebruik van elektronische signalen. De robuuste maar zachte materialen worden pneumatisch aangedreven, geïnspireerd op principes uit de zogeheten soft robotics. "Hetzelfde mechanisme dat ketchup uit een fles laat spatten, gebruiken we hier om een natuurlijke hartslag te simuleren", aldus universitair hoofddocent Bas Overvelde van de TU/e.
Stap naar klinische realiteit
Volgens professor dr. Jolanda Kluin, cardio-thoracaal chirurg en projectleider vanuit het Erasmus MC, betekent deze doorbraak een wetenschappelijke mijlpaal: "We komen dichter bij een implanteerbaar hart dat niet alleen veilig en effectief is, maar ook langdurig functioneert zonder dat het lichaam het afstoot. Daarmee kunnen we in de toekomst levensreddende zorg bieden aan patiënten die nu afhankelijk zijn van donorharten."
De komende jaren richten de onderzoekers zich op de ontwikkeling van een volledig implanteerbare versie voor langdurige preklinische testen. Als deze succesvol blijken, volgt een klinische fase. Doelstelling: het eerste gebruik bij mensen binnen tien jaar.
Hybrid Heart project
Het idee voor de ontwikkeling van een zacht implanteerbaar robothart ontstond toen cardiothoracaal chirurg Jolanda Kluin van het Erasmus MC Thoraxcentrum jaren geleden in de media het werk van Bas Overvelde tegen het lijf liep.
Het project ontving in 2019 al een Europese subsidie voor het onderzoek naar de ontwikkeling van een zacht implanteerbaar kunsthart. In 2023 volgde een subsidie van nog eens 10 miljoen euro vanuit de Nationale Wetenschapsagenda.
