Groot consortium slaat de handen ineen voor nieuw hybride kunsthart

Wat je leest in dit artikel
Hartfalen treft veel mensen, terwijl het aantal beschikbare donorharten beperkt is. Binnen het onderzoeksproject Holland Hybrid Heart werken onderzoekers en praktijkpartners aan de ontwikkeling van een innovatief kunsthart dat de kwaliteit van leven van patiënten moet verbeteren. Onderzoekers van Hogeschool Saxion vertellen over hun bijdrage aan dit bijzondere project en de technologische innovaties die daarvoor nodig zijn.

Over het onderzoek
In het onderzoeksproject Holland Hybrid Heart werken onderzoekers en praktijkpartners samen om een nieuw biocompatibel, zacht robotisch kunsthart te maken voor mensen die een donorhart nodig hebben. Het Hybrid Heart-project wordt geleid door Erasmus MC en omvat een breed consortium, waaronder de Technische Universiteit Eindhoven, AMOLF, de Universiteit Twente, Saxion Hogeschool, TU Delft, Maastricht University en verschillende industriële en zorgpartners. Het project wordt gefinancierd door het NWA-ORC-programma van NWO.

Even voorstellen

Maaike Hillerström is projectmanager van de onderzoeksgroep Smart Mechatronics and Robotics bij Hogeschool Saxion.

Hillerström: "Ik heb een achtergrond in embedded engineering en werkte een tijdje als embedded engineer. Nu werk ik als projectmanager bij Saxion Hogeschool. Ik manage zo’n tien projecten waaronder Holland Hybrid Heart."

Wouter Weijermars is projectleider bij het lectoraat Industrial Design. Hij vertelt: "Ik heb een achtergrond als industrieel ontwerper. Binnen het lectoraat manage ik veel medisch technologische projecten. Bij Holland Hybrid Heart focus ik me op gebruikersonderzoek."

Eliza Stremmelaar - Bottenberg is projectleider bij het lectoraat Sustainable & Functional Textile. Ze vertelt: "Binnen het lectoraat doen we onderzoek vanuit twee invalshoeken. Enerzijds richten we ons op de duurzaamheid van textiel. Anderzijds richten we ons op functioneel textiel. Dat betreft innovaties voor onder meer medische toepassingen, sport, veiligheid en defensie. Vanuit deze onderzoeksrichting zijn we ook bij Holland Hybrid Heart betrokken."

Anne Bonvanie is associate lector bij het lectoraat Ethiek en Technologie. Binnen Holland Hybrid Heart houdt ze zich bezig met het ethisch aspect van het onderzoek.

Bonvanie: "Binnen het lectoraat Ethiek en Technologie proberen we om ethische aspecten van nieuwe technologie, ontwikkelingen en implementaties zo praktisch mogelijk te maken en die overwegingen mee te laten nemen in bestaand onderzoek en nieuwe technologie. Zo ook voor Holland Hybrid Heart. We zijn al in een vroeg stadium betrokken en dat is fijn, want als ethische vragen pas later worden gesteld kun je keuzes die in het begin zijn gemaakt niet meer beïnvloeden."

Het hybride hart

Het hybride hart combineert een zachte, op textiel gebaseerde robotische buitenlaag met een slim ontwerp, waardoor het aantal benodigde sensoren sterk kan worden verminderd en tegelijkertijd een natuurlijke hartbeweging wordt nagebootst. De binnenzijde bestaat uit tissue-engineered bekleding die is ontwikkeld om compatibiliteit met het bloed van de patiënt te waarborgen.

Weijermars: “We proberen een menselijk hart te vervangen door een hart van zachte siliconen. Daarbij gebruiken we drie technologieën: soft robotics (iets laten bewegen met siliconen en lucht), tissue engineering (zodat het hart niet afgestoten wordt door het lichaam), en embodied intelligence (de ‘huid’ als slimme techniek waardoor het niet veel sensoriek nodig heeft). Die combinatie willen we inzetten om een nieuw kunsthart te maken."

Hillerström: "De kunstharten die nu op de markt zijn vervangen slechts een deel van het hart. Daardoor loopt er ook nog een slangetje buiten het lichaam, waardoor mensen altijd met een batterij moeten rondlopen en niet mogen zwemmen of douchen. Wij willen nu een hart ontwerpen dat beide hartkamers kan aansturen en daarbij gebruik maken van tissue engineering waardoor het afstotingseffect minder wordt. Ook wordt het hart volledig opgenomen in het lichaam, zodat de patiënt volledige bewegingsvrijheid heeft en wel kan zwemmen.

Er zijn nu vijf prototypes gemaakt waarvan we er een eind dit jaar willen testen in een dier. Dan gaan we het prototype implanteren en een aantal uur laten kloppen om te kijken hoe het hart reageert op een anatomische omgeving."

De verschillende werkpakketten

Het onderzoek is opgedeeld in zeven werkpakketten, elk met een eigen focus. De lectoraten die bij Holland Hybrid Heart betrokken zijn, richten zich elk op een ander werkpakket.

Weijermars: "Werkpakket nul focust zich op de gebruiker: hoe kunnen we verzekeren dat dit straks impact heeft in de maatschappij? Daar houden de lectoraten Industrial Design en Ethiek en Technologie zich voornamelijk mee bezig. Het lectoraat Industrial Design heeft binnen dit werkpakket interviews afgenomen met patiënten en een focusgroep georganiseerd met patiënten, naasten en medisch specialisten. Daarbij is onderzocht hoe zij aankijken tegen de acceptatie van een kunsthart en wat kwaliteit van leven voor hen betekent.

Onder het eerste werkpakket vallen alle ontwikkelingen rondom de prototypes. Werkpakket twee draait om tissue engineering. Werkpakket drie betreft de aansturing en sensoriek van het hart. Het vierde werkpakket bundelt alle onderdelen van de drie technische werkpakketten (1-3) om te zorgen dat alle onderdelen geïntegreerd worden in het uiteindelijke product. Werkpakket vijf gaat over dierproeven en werkpakket zes over business-strategie en wet- en regelgeving."

Hillerström: "Vanuit mijn lectoraat Smart Mechatronics and Robotics houden we ons vooral bezig met het derde en vierde werkpakket. Hoe kan je met soft robotica de aansturing van het hart volledig autonoom krijgen? We onderzoeken hoe je alles goed kan aflezen, zowel in het uiteindelijke gebruik van het hart als in de testsituaties. We kijken bijvoorbeeld of alle waardes kloppen en of het hart doet wat we verwachten. Daarvoor hebben we nu een testopstelling - een mockloop - gemaakt. Zo kunnen we de prototypes op een objectieve manier vergelijken."

Technologie en ethiek

Het lectoraat Sustainable & Functional Textiles draagt bij door textielgebaseerde structuren te ontwikkelen met behulp van geavanceerde productietechnieken zoals borduren, ultrasoon lassen en 3D-breien. Deze methoden zijn gericht op het nabootsen van de mechanische eigenschappen van het menselijke hart, terwijl duurzaamheid en flexibiliteit worden gewaarborgd.

Stremmelaar – Bottenberg: "In onze laboratoria onderzoeken we verschillende productietechnieken. We hebben eerst gekeken naar de mogelijkheden van breien en richten ons nu op weeftechnologie. Daarbij onderzoeken we of we met 3D-weeftechnologie de prototypes volledig naadloos kunnen produceren.
Daar zijn we momenteel volop mee bezig. Zodra we erin slagen om ze in ons laboratorium succesvol te produceren, gaan we in gesprek met producenten van medisch textiel om op grotere schaal te kunnen produceren."

Bonvanie: "Wij houden ons bezig met het ethisch paralleltraject in Holland Hybrid Heart. Dat betekent dat we gedurende het hele onderzoekstraject allerlei interventies doen om ethische aspecten in kaart te brengen. Kortom: welke verschillende belangen spelen er allemaal? Dat kunnen we teruggeven aan de onderzoekers in het consortium zodat ze dat mee kunnen nemen in hun verdere onderzoek. Dat gaat bijvoorbeeld over de grootte van het hart. Is dat straks ook toegankelijk voor vrouwen of kinderen? En wordt het alleen toegankelijk in West-Europa, of kunnen we het vertalen naar andere plekken en contexten? Zulke onderwerpen brengen we onder de aandacht."

Bekijk de video van Holland Hybrid Heart

Toekomstvisie

We vroegen de onderzoekers wat ze nog hopen te bereiken.

Stremmelaar – Bottenberg: “De oplossingen die er nu zijn voor mensen met hartfalen zijn vooral gericht op grote lichamen. Dus niet voor (kleine) vrouwen of kinderen. Ik hoop dat ons kunsthart straks een stuk inclusiever wordt, en ook beschikbaar komt voor die groep mensen.”

Bonvanie besluit: "Ik hoop natuurlijk dat we het voor elkaar krijgen om een hybride hart te maken en dat we mensen met hartfalen verder helpen. Ook hoop ik dat we alle onverwachte actoren een goede plek geven in dit onderzoek, en dat we er niet vanuit gaan dat de eerste patiënt een witte man is met een standaard hartziekte. Dat we in het hele proces al nadenken over hoe we iedereen met hartfalen hierin meenemen. Dat het kunsthart wat we uiteindelijk maken niet discrimineert, zoals ons eigen hart ook niet doet."