Forschende der Universität New South Wales (UNSW) in Sydney haben ein voll synthetisches, weichrobotisches Herzmodell entwickelt, das die komplexen Funktionen der linken Herzhälfte nachbildet. Die Studie, veröffentlicht in den Fachzeitschriften Nature Communications und Advanced Science, markiert einen bedeutenden Schritt in der biomedizinischen Forschung und medizinischen Gerätetechnik. Unter der Leitung von Associate Professor Thanh Nho Do im UNSW Medical Robotics Lab wurde ein System geschaffen, das anatomisch korrekte Bewegungen, Klappenmechanismen und strukturelle Elemente wie Papillarmuskeln und Chordae tendineae präzise simuliert. Das Modell besteht aus flexiblen Silikonmembranen, die den inneren Herzhöhlen entsprechen, und wird durch hydraulisch betriebene künstliche Muskeln in Bewegung gesetzt, die der natürlichen Schichtarchitektur menschlicher Herzmuskulatur nachgebildet sind. Durch die präzise Steuerung der künstlichen Papillarmuskeln lassen sich gezielt pathologische Zustände erzeugen, insbesondere Mitralklappeninsuffizienz und Klappenvorfall, bei denen Blut in die linke Herzkammer zurückströmt. Zudem wurden charakteristische Merkmale der Herzinsuffizienz mit erhaltener Ejektionsfraktion (HFpEF) erfolgreich nachgebildet, darunter eine verzögerte Herzerfüllung und ein daraus resultierender Anstieg des Kammerdrucks. Validierungsmessungen zeigen, dass das System Druck- und Flusswellenformen erzeugt, die mit menschlichen physiologischen Parametern übereinstimmen. Zudem ist das Modell vollständig kompatibel mit nicht-invasiven klinischen Verfahren wie der Echokardiografie. Ultraschallaufnahmen zeigen realistische Klappenblattbewegungen und bilden auch bei simulierten Erkrankungen entstehende Regurgitationsjets deutlich ab. Darüber hinaus testete das Team einen neuartigen weichrobotischen Herz-Katheter im lebenden Modell. Das Gerät navigierte sicher durch die künstlichen Kammern und erkannte zuverlässig Kontakt mit sich bewegenden Strukturen, was den potenziellen Nutzen zur Beschleunigung der Entwicklung chirurgischer Werkzeuge unterstreicht. Ein zentrales Ziel des Forschungsprojekts ist die Reduktion von Tierversuchen in der frühen Entwicklungsphase von Medizinprodukten. Durch die kontrollierbare und wiederholbare Testumgebung können Implantate und interventionelle Verfahren sicherer und effizienter validiert werden, bevor sie am Menschen getestet werden. Langfristig planen die Wissenschaftler die Integration patientenspezifischer Geometrien, die aus klinischen Bildgebungsdaten abgeleitet werden. Dies könnte Chirurgen ermöglichen, Eingriffe und Implantatparameter individuell zu planen und die Behandlungsergebnisse zu verbessern. Trotz der vielversprechenden Ergebnisse betonen die Forschenden, dass es sich aktuell um einen Proof of Concept handelt. Künftige Entwicklungsphasen zielen auf die Optimierung der Materialien, die Verfeinerung der Steuerungssysteme und eine umfassende Validierung gegen reale Patientendaten ab. Erst nach systematischem Abgleich mit klinischen Kohorten wird die Plattform den Weg in die routinemäßige Entscheidungsfindung und Therapieplanung ebnen. Das Projekt verbindet Grundlagenforschung, Robotik und Kardiologie und etabliert eine skalierbare Testumgebung für die nächste Generation kardiologischer Therapien.