Ontwikkeling van een kunstmatig bloedvat dat meegroeit met kinderen

14 januari 2026

Kinderen die pediatrische implantaten krijgen, kunnen later in hun leven ernstige complicaties ondervinden, omdat typische implantaten niet met hen meegroeien. In een nieuw onderzoeksproject van de UvA Molecular and Materials Design Technology hub ontwerpen onderzoekers een kunstmatig bloedvat met de bijzondere eigenschap dat het uitzet in plaats van krimpt wanneer het wordt uitgerekt. Hierdoor kan het implantaat met het kind meegroeien.

Aangeboren hartafwijkingen zijn wereldwijd een van de meest voorkomende doodsoorzaken bij kinderen. Deze aandoening ontstaat door een abnormale hartvorming vóór de geboorte. In sommige gevallen moeten deze patiënten een openhartoperatie ondergaan, waarbij hun hele bloedsomloop wordt aangepast zodat het bloed normaal kan stromen. Ze kunnen na de operatie een lang leven leiden, maar velen van hen ontwikkelen later in hun leven complicaties.

Gábor Závodszky, universitair docent Computational Biomedicine aan de UvA, legt uit: ‘Tijdens de operatie wordt een kunstmatig bloedvatsegment ingebracht. Patiënten moeten nog flink groeien, maar deze implantaten groeien niet mee. Dus, wanneer de patiënt volwassen wordt, begint het implantaat aan het omliggende weefsel en de bloedvaten te trekken.’

Onderzoekers van de MMD TechHub, onder leiding van Závodszky, ontwikkelen nu een kunstmatig bloedvatsegment van een speciaal materiaal dat ervoor zorgt dat het implantaat meegroeit met patiënten, waardoor complicaties worden verminderd. Ze werken nauw samen met clinici van het Leids Universitair Medisch Centrum (LUMC) die gespecialiseerd zijn in aangeboren hartafwijkingen. Závodszky: ‘De belangrijkste drijfveer achter dit project is dat we werken aan een apparaat dat een goede kans heeft om bij patiënten te worden geïmplanteerd en in de toekomst levens te verbeteren.’

Unieke en gecertificeerde materialen

3D-geprint prototype van het auxetische implantaat

Om het implantaat te maken, gebruiken de onderzoekers zogeheten auxetische materialen. Die hebben een eigenschap die tegen je gevoel ingaat: als je ze in één richting uitrekt, worden ze in de andere richting juist breder in plaats van smaller. Daardoor wordt een cilindervormig implantaat van dit materiaal groter in straal wanneer het wordt uitgerekt. Als deze uitzetting precies overeenkomt met de groei van de patiënt in alle richtingen, hoeft het implantaat later niet te worden vervangen.

Het gedrag van auxetische materialen wordt volledig bepaald door hun geometrische structuur. Daarom kunnen de onderzoekers deze implantaten maken van al gecertificeerde materialen, zoals kobaltchroom voor het metalen frame en polyurethaan of siliconen voor de elastische bekleding. Artsen kunnen het implantaat plaatsen met behulp van ballonkatheters.

Závodszky: ‘De hoop is dat dit onderzoek zeer snel kan worden omgezet in een daadwerkelijk apparaat, omdat er geen nieuwe technieken of materialen nodig zijn. Het verschil zit in de manier waarop je deze materialen combineert .’

Het implantaat zal bestaan uit een auxetische basis en een elastische bekleding. Naarmate het bloedvat van het kind groeit, groeit het implantaat mee.

Computationele en klinische componenten

Een belangrijke uitdaging van dit onderzoeksproject is het vinden van een implantaatontwerp dat precies aansluit op de groei van een patiënt in alle richtingen. Voor complexe geometrieën worden de benodigde berekeningen zeer moeilijk, waardoor computationeel ontwerp een cruciaal onderdeel van het project is. De onderzoekers ontwikkelen optimalisatietechnieken die een grote hoeveelheid mogelijke vormen geleidelijk kunnen reduceren tot slechts enkele kandidaten. Naast de groei van het implantaat houden ze rekening met vele andere factoren, zoals de vraag of het ontwerp daadwerkelijk geproduceerd kan worden.

Naast het computationele werk heeft het project ook een sterke klinische component. Daarom spelen clinici van het LUMC, met name Friso Rijnberg, een centrale rol in het project. Zij leveren zowel medische data als expertise over aangeboren hartafwijkingen. De onderzoekers werken ook samen met de Universiteit Twente, waar ze het implantaat kunnen testen in een kamer die de bloedstroom van een patiënt simuleert.

Op de markt brengen

Om het implantaat op de markt te brengen, moeten de onderzoekers ook de relevante regelgeving kennen, bijvoorbeeld welke soorten bewijs nodig zijn om aan te tonen dat het apparaat veilig te gebruiken is. Ze werken samen met een lange lijst bedrijven om deze informatie te verkrijgen en het implantaat te produceren. Hun belangrijkste partner is de Duitse leverancier van medische hulpmiddelen AndraMed, en ze werken ook nauw samen met de medische bedrijven StarLight Cardiovascular en Ri.MED.

Om de veiligheid van het implantaat te verifiëren, zijn dierproeven een noodzakelijke stap. Závodszky heeft het project echter zo opgezet dat er minder dierproeven nodig zijn, door meer aandacht te besteden aan simulaties en het gebruik van de testopstelling in Twente. Závodszky: ‘Aan het einde van dit project zou ik heel blij zijn als de dierproeffase een recordlaag aantal dieren zou omvatten. Dat is het doel dat we proberen te bereiken.’

De belangrijkste drijfveer van Závodszky en zijn team is het ontwerpen van dit implantaat voor kinderen met een aangeboren hartafwijking die een openhartoperatie ondergaan. Deze auxetische materialen kunnen echter ook breder worden toegepast. Závodszky: ‘We zullen ook kijken naar andere permanent gebruikte kunstmatige vaatsegmenten of shunts.’ Bij diabetespatiënten plaatsen artsen bijvoorbeeld een shunt die lange tijd in het lichaam van de patiënt blijft zitten, en dan ontstaat hetzelfde probleem: de shunt groeit niet mee met de patiënt. We zullen deze toepassingen in de toekomst ook onderzoeken.’