Herzschrittmacher: Biohybrides Gewebe erzeugt im Labor zehnmal mehr Energie
Veröffentlicht am: 12.10.2026 um 08:39 Uhr | Redaktion boerse-global.de
Elektronische Implantate wie Herz- oder Hirnschrittmacher sind bislang auf Batterien angewiesen, die nach einigen Jahren operativ ausgetauscht werden müssen. Ein Forschungsteam der University of Massachusetts Amherst stellte in einer am 7. Oktober 2026 in der Fachzeitschrift Science Advances veröffentlichten Studie einen neuen biohybriden Lösungsansatz vor.
Die Wissenschaftler entwickelten ein ultradünnes Netz, das gezüchtete menschliche Herzzellen direkt mit elektronischen Bauteilen verbindet und aus den mechanischen Muskelkontraktionen elektrische Energie generiert.
Piezomaterialien auf flexiblen Polymerschichten
Für die Energiegewinnung nutzt das Team Blei-Zirkonat-Titanat, ein piezoelektrisches Material, das unter mechanischem Druck elektrische Spannung erzeugt. Streifen dieses Materials wurden auf einer ultradünnen, biegsamen Polymerschicht aufgebracht. Diese Konstruktion wurde anschließend im Labor mit menschlichen Herzzellen besiedelt.
Sobald die Herzzellen schlagen, bewegen sie das Polymernetz und setzen die piezoelektrischen Bänder unter Spannung. Mehrere Schichten dieser Struktur lassen sich den Forschern zufolge übereinander anordnen, um die Ausbeute zu steigern.
Hauptautorin Siqi Wang verwies in diesem Zusammenhang darauf, dass der menschliche Körper selbst wie ein Kraftwerk fungieren könne. Der an der Entwicklung beteiligte Professor Jun Yao hob hervor, dass die Methode sowohl leistungsstark als auch nicht-invasiv sei und eine deutlich verbesserte Biokompatibilität aufweise.
Zehnfache Energiedichte im Laborvergleich
In den Untersuchungen erreichte das biohybride Gewebe laut der Studie eine zehnmal so hohe Energiedichte wie klassische zentralisierte Referenzsysteme. Dieser rechnerische Vorteil bedeutet, dass rein theoretisch ein wesentlich kleineres Bauteil als eine herkömmliche Batterie ausreichen würde, um den Strombedarf von Implantaten zu decken.
Die Studie zeigt eine im Labor gemessene Energiedichte, die deutlich über klassischen Referenzsystemen liegt — ein möglicher Weg, operative Batteriewechsel bei Herzschrittmachern künftig überflüssig zu machen. Der kostenlose Leitfaden ordnet ein, wie das biohybride Gewebe funktioniert und welche Hürden bis zur klinischen Anwendung noch offen sind. Kostenlosen Leitfaden jetzt anfordern
Langfristiges Ziel dieser Entwicklung ist es, operative Batteriewechsel bei Herzschrittmachern, Defibrillatoren und Hirnschrittmachern überflüssig zu machen. Allerdings bezog sich der in der Untersuchung gemessene Vergleich der Energiedichte rein auf experimentelle Forschungsdesigns und stellt keinen Leistungsnachweis für bereits kommerziell genutzte Herzschrittmacher dar.
Offene Fragen vor einem medizinischen Einsatz
Trotz des Laborerfolgs ist die Technologie noch weit von einer praktischen Anwendung entfernt. Die Veröffentlichung beschreibt eine reine In-vitro-Demonstration an im Labor gewachsenem Zellgewebe. Der entwickelte Prototyp wurde bislang weder an Tieren noch an Menschen getestet.
Blei-Zirkonat-Titanat im Körper verlangt eine vollständig dichte Kapselung und strenge Sicherheitsvorkehrungen — ein zentraler Prüfpunkt vor jeder klinischen Erprobung. Die Checkliste im Leitfaden fasst die Toxikologie- und Kapselungsanforderungen zusammen und zeigt, welche Nachweise zu Langzeitzuverlässigkeit und Gewebeintegration noch fehlen. Checkliste Toxikologie und Kapselung sichern
Vor einer klinischen Erprobung müssen zahlreiche technische und medizinische Herausforderungen gelöst werden. Dazu zählen die Langzeitzuverlässigkeit des Systems, die tatsächliche Gewebeintegration im lebenden Organismus sowie die Stabilität und Zyklenfestigkeit über Millionen von Herzschlägen hinweg. Zudem bleibt unklar, wie hoch die nutzbare elektrische Leistung unter realen physiologischen Bedingungen im Körper ausfällt.
Ein weiterer wesentlicher Aspekt betrifft die Toxikologie: Da das verwendete Blei-Zirkonat-Titanat Blei enthält, erfordert ein künftiger Einsatz im menschlichen Körper eine vollständig dichte Kapselung und besonders strenge Sicherheitsvorkehrungen, um ein Austreten giftiger Stoffe dauerhaft zu verhindern.
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