Untersuchungen zur Biokompatibilität von Oxygenatoren in einem Herz-Lungen-Maschinen-Modell : Vergleich von unbeschichteten gegen heparinbeschichtete Oberflächen

Abstract

Operationen am offenen Herzen erfordern den Einsatz einer Herz-Lungen-Maschine (HLM) um die Kreislaufzirkulation aufrechtzuerhalten. Der Blutkontakt mit den Fremdoberflächen führt zur Aktivierung der intrinsischen Gerinnungskaskade und Freisetzung thrombozytärer Faktoren. Seit mehreren Jahren wird versucht durch weiterentwickelte Oberflächeneigenschaften diese Aktivierungsmechanismen zu minimieren. In einer in-vitro-Studie wurden zelluläre und plasmatische Veränderungen in einem geschlossenen HLM-Modell untersucht. Oxygenatoren mit kovalenter Heparinbeschichtung (CBAS?) und unbeschichtete Oxygenatoren wurden in Bezug auf die Gerinnungs- und Thrombozytenaktivierung verglichen, indem diese mit Vollblut perfundiert und verschiedene Aktivierungsmarker der Gerinnung und Fibrinolyse bestimmt wurden. Bei den unbeschichteten und CBAS?-beschichteten Oxygenatoren war eine Aktivierung des intrinsischen Gerinnungssytems nachweisbar. Die Heparinkonzentration der CBASTM-beschichteten Oxygenatoren zeigte einen geringeren Rückgang als die Kontrollgruppe und die Hämolyse war weniger stark ausgeprägt. Die Konzentration des Prothrombinfragment F 1+2, des Thrombin-Antithrombin III-Komplex und des Fibrinopeptid A stieg bei den CBASTM-beschichteten Oxygenatoren im Verlauf geringer an. Die Konzentration der PMN-Elastase und des ß-Thromboglobulins verzeichneten einen signifikant geringeren Anstieg; der Abfall der Thrombozytenzahlen in der beschichteten Gruppe war signifikant geringer. Beim Einsatz von CBAS?-beschichteten Oxygenatoren kommt es zu einer verringerten Gerinnungs- und Thrombozytenaktivierung. Durch die bessere Biokompatibilität der beschichteten Fremdoberflächen kann eine geringere Komplikationsrate vermutet werden. Es bleibt aber das Ziel, eine bioinerte Oberfläche zu entwickeln, die vom Blut nicht mehr als fremd erkannt wird.

The use of the heart-lung-machine is necessary to provide blood circulation during open heart surgery. Blood contact with surfaces leads to release of platelet factors and activates the intrinsic pathway of blood coagulation. The aime of research is to minimaze these activation mechanisms by developing new surfaces. In an in vitro study cellular and plasmatic changes in a closed heart-lung-machine have been investigated. Activation of clotting and thrombocytes was compared in covalent heparin coated (CBAS?) and uncoated oxygenators. Varying coated oxygenators were perfused with blood and samples to determine blood coagulation and fibrinolysis were taken. The results show activation of the intrinsic pathway of blood coagulation in coated and uncoated surfaces as well. Decrease of heparin in coated oxygenators was lower than in the control group and hemolysis was less prominent. During extracorporal circulation less increase was observed in Prothrombinfragment F 1+2 level, Thrombin-Antithrombin III-complex level and Fibrinopeptid A level. PMN-Elastase level and ß-Thromboglobulin level showed a significant smaller increase in the coated group. The uncoated group showed a significant increase in thrombocytes levels. Using CBAS? coated oxygenators leads to a reduced activation of blood coagulation and activation of thrombocytes. The improved biocompatibility of the coated surfaces may be at less risk of complication. However a bioinert surface has to be developed for individual patient treatment.