Implantate ohne Batteriewechsel: Herzzellen liefern bis zu 750 Millivolt

Moderne Operationsmethoden und innovative Medizintechnik verändern die klinische Versorgung grundlegend. Während Krankenhäuser zunehmend komplexe Eingriffe mit robotergestützten Systemen durchführen, eröffnen neue Forschungsansätze Perspektiven für vollkommen energieautarke Implantate.

Ziel aktueller Entwicklungen ist es, operative Risiken zu minimieren und künftige Folgeeingriffe wie den regelmäßigen Austausch von Gerätebatterien gänzlich zu vermeiden.

Erweiterte Einsatzfelder für robotergestützte Eingriffe

In der chirurgischen Praxis etablieren sich Roboterplattformen über Routineanwendungen hinaus bei immer anspruchsvolleren Indikationen. Am Klinikum Bayreuth plant die Urologie unter Leitung von Klinikdirektor Prof. Dr. Frank Kunath in enger Zusammenarbeit mit der onkologischen Abteilung um Prof. Dr. Alexander Kiani roboterassistierte Zystektomien bei Blasenkrebs.

Der Ausbau computer- und roboterassistierter Techniken zielt darauf ab, Gewebe während der Tumorresektion bestmöglich zu schonen und Komplikationen im Vergleich zu rein manuellen Operationsmethoden zu reduzieren.

Stromgewinnung aus Herzzellen gegen Batteriewechsel

Parallel zu Fortschritten im Operationssaal adressiert die Grundlagenforschung die Schwachstellen implantierter Medizintechnik. Geräte wie Herzschrittmacher, Defibrillatoren und Hirnschrittmacher sind bislang auf integrierte Batterien angewiesen. Erreicht der Energiespeicher das Ende seiner Lebensdauer, müssen sich Patienten einem chirurgischen Eingriff unterziehen, um die Batterie auszutauschen.

Ein Team der University of Massachusetts Amherst um Hauptautorin Siqi Wang und Senior-Autor Jun Yao hat in der Fachzeitschrift Science Advances ein biohybrides Netz vorgestellt, das mechanische Energie von Herzzellen direkt in Elektrizität umwandelt.

Herzschrittmacher, Defibrillatoren, Hirnschrittmacher — sie alle brauchen bislang Batterien, die irgendwann gewechselt werden müssen. Ein Forschungsteam hat nun ein biohybrides Netz vorgestellt, das die Bewegung von Herzzellen direkt in Strom umwandelt und bis zu 750 Millivolt liefert. Unser kostenloser Ratgeber erklärt verständlich, was das für Sie bedeutet und welche Fragen Sie vor einer Implantat-OP stellen sollten. Jetzt kostenlosen Ratgeber anfordern

Die Konstruktion basiert auf Blei-Zirkonat-Titanat auf einer flexiblen Polyimid-Trägerschicht. Die verwendeten Keramikstreifen sind wenige hundert Nanometer dick, während die Bänder eine Breite von 20 Mikrometern aufweisen.

Das System erzielt Spannungen von bis zu 750 Millivolt und generiert pro Kontraktionszyklus und Bauteil rund 7 Pikojoule. Mit einer Energiedichte von mehr als 10 Mikrowatt pro Kubikzentimeter übertrifft der Ansatz laut der Studie frühere Systeme um mehr als das Zehnfache.

Da ein typischer Herzschrittmacher lediglich etwa 1 bis 10 Mikrowatt an Dauerleistung benötigt, könnte ein Bauteil, das kleiner als herkömmliche Batterien ist, den Energiebedarf decken. Die Forscherin Siqi Wang verwies darauf, dass der menschliche Körper wie ein kontinuierlich arbeitendes Kraftwerk funktioniere.

Professor Jun Yao beschrieb die Technik als leistungsstark, nicht-invasiv und durch eine deutlich bessere Biokompatibilität gekennzeichnet. Bislang wurde das Prinzip jedoch nur in In-vitro-Versuchen getestet; offene Fragen betreffen vor allem den Bleigehalt sowie die langfristige Dichtigkeit der Versiegelung.

Kabellose Sehprothesen und abbaubare Systeme

Auch in anderen Bereichen der Implantatchirurgie schreitet der Verzicht auf herkömmliche Energiespeicher voran. Am UKSH Campus Lübeck setzte ein Team um Prof. Dr. Salvatore Grisanti einer 80-jährigen Patientin mit trockener Makuladegeneration im Spätstadium den PRIMA-Netzhautchip ein. Es handelt sich um den weltweit ersten Einsatz des Systems nach dessen EU-CE-Kennzeichnung im Juli 2026. Der Chip misst 2 mal 2 Millimeter, ist etwa 30 Mikrometer dünn und verfügt über 378 photovoltaische Pixel. Er arbeitet kabellos ohne interne Batterie und bezieht seine Signale im Alltag von einer Mikrokamerabrille.

Wer bereits ein Implantat trägt oder eines geplant hat, kennt die Sorge vor einem erneuten Eingriff. Doch die Forschung arbeitet an Lösungen: kabellose Netzhautchips ohne Batterie und Systeme, die Energie aus dem eigenen Körper gewinnen. Unser Leitfaden zeigt Ihnen, wie Sie sich auf das Arztgespräch vorbereiten und welche Punkte Sie vorher klären sollten. Checkliste für Ihr Arztgespräch sichern

In der vorangegangenen PRIMAvera-Studie erreichten 26 von 32 auswertbaren Teilnehmenden nach zwölf Monaten eine Verbesserung der Sehschärfe um mindestens zehn Buchstaben auf der Prüftafel.

In Deutschland gilt die Makuladegeneration mit über einer Million Betroffenen – davon rund 480.000 im Spätstadium – als häufigste Ursache für Erblindung. Ergänzend forschen Institute wie das MIT an vollständig abbaubaren Batterien, um die chirurgische Entfernung temporärer Elektronik gänzlich überflüssig zu machen.