Gefässprothesen gibt es zwar bereits für verengte Herzkranzgefässe, für die Harnwege von Föten müssten sie aber viel kleiner sein. Bisher liessen sich so winzige Stents jedoch nicht herstellen.

Abhilfe schafft nun eine von Forschenden der ETH Zürich entwickelte Methode, um verformbare Mikrostrukturen zu erzeugen. Damit lassen sich Stents mit Detailstrukturen herstellen, die 40-mal kleiner sind als bisher.

Einsetzen liesse sich ein solcher Mini-Stent – nach weiteren Verbesserungen und ausführlichen Sicherheitstests – zum Beispiel im Fall von Harnwegsverengungen bei Föten. Diese kommen rund bei einem von 1000 Kindern vor und können zu einem lebensgefährlichen Urinstau führen.

Um das zu verhindern, müssen Kinderchirurgen die Engstelle herausschneiden und die offenen Enden wieder zusammenfügen. Schonender wäre, die Verengung bereits beim Fötus im Mutterleib mithilfe eines Stents zu erweitern.

Indirekter 3D- und 4D-Druck

Mit dieser Idee wandte sich der Kinderchirurg Gaston De Bernardis vom Kantonsspital Aarau an Forschende um Bradley Nelson von der ETH Zürich. Diese entwickelten ein neues Verfahren namens «indirekter 4D-Druck», um detailreiche Mikrostrukturen von weniger als 100 Mikrometern Durchmesser herzustellen.

So erschufen sie einen Stent mit nur 50 Mikrometern Durchmesser und einer Länge von einem halben Millimeter. Die Methode stellten sie kürzlich im Fachblatt «Advanced Materials Technologies» vor.

Beim indirekten 4D-Druck erzeugen die Forschenden zunächst ein 3D-Negativ, indem sie mit Laserlicht die Struktur in eine mit einem Lösungsmittel auflösbare Schicht brennen. Diese Form füllen sie anschliessend mit einem sogenannten Formgedächtnis-Polymer und fixieren dieses mit UV-Licht. Die fertige dreidimensionale Struktur lösen sie aus der Form, indem sie letztere im Lösungsmittel-Bad auflösen.

Die vierte Dimension ergibt sich aufgrund des Formgedächtnisses des Polymers. Dadurch lässt sich der Stent zusammenstauchen, um durch die Harnwege in die Engstelle geschoben zu werden, kehrt dann aber wieder zu seiner Ursprungsform zurück. Dadurch spannt er den verengten Harnweg auf, erklärte De Bernardis gemäss der Mitteilung.

Der Weg zur klinischen Anwendung sei noch weit, hiess es weiter. Dennoch zeigt sich Studienerstautorin Carmela De Marco von der ETH zuversichtlich: «Wir sind überzeugt, dass unsere Resultate der Entwicklung von neuen chirurgischen Werkzeugen für minimal invasive Operationen den Weg weisen.»