Colecții

Noul senzor asemănător cu brățara studiază celulele cardiace într-un detaliu fără precedent

Noul senzor asemănător cu brățara studiază celulele cardiace într-un detaliu fără precedent

Cercetătorii au creat un nou tip de senzor care înfășoară țesutul celular al inimii cultivate, permițându-le să studieze modul în care aceste celule interacționează între ele, așa cum ar face în corpul uman ca răspuns la diferite tratamente.

Noii senzori de brățară slap oferă o perspectivă complet nouă asupra structurilor celulelor cardiace 3D

Cercetătorii de la Universitatea Carnegie Mellon (CMU) și Universitatea Tehnologică Nanyang din Singapore (NTU Singapore) au construit ceea ce numesc o platformă organ-on-an-electronic-chip (OE-chip) care poate măsura electrofiziologia celulelor cardiace cultivate într-un structură tridimensională, oferind oamenilor de știință o perspectivă fără precedent asupra modului în care aceste celule comunică între ele.

ÎN LEGĂTURĂ: ȘTIINȚISTII INIMĂ IMPRIMATĂ 3D CU ȚESUTUL UMAN PENTRU PRIMA DATĂ

Metodele actuale de studiu a modului în care diferite medicamente afectează celulele cardiace au fost limitate de considerații fizice. „De zeci de ani, electrofiziologia s-a făcut folosind celule și culturi pe suprafețe bidimensionale, cum ar fi vasele de cultură”, a spus Tzahi Cohen-Karni, profesor asociat de inginerie biomedicală și știința materialelor și inginerie la CMU. „Încercăm să ocolim provocarea de a citi modelele electrice ale inimii în 3D, dezvoltând o modalitate de a micșora senzorii în jurul celulelor inimii și de a extrage informații electrofiziologice din acest țesut.”

Senzorul dezvoltat de cercetători, descris într-o lucrare publicată în jurnal Progrese științifice, începe ca un senzor normal, plat, dreptunghiular, pe care este plasată o structură tridimensională cultivată a celulelor inimii.

Apoi, prin gravarea unui strat inferior de germaniu numit „strat de sacrificiu”, tensiunea structurală care ține senzorul plat se rupe în același mod în care tensiunea care ține o brățară cu palme se rupe direct când partea curbată a brățării lovește încheietura unei persoane. Fără această tensiune, senzorul se rostogolește într-o formă de butoi la fel ca brățara cu palme, înfășurându-se în jurul structurii țesutului.

Cercetătorii au folosit structuri cunoscute sub numele de sferoide cardiace pentru a testa noul lor senzor. Aceste structuri sunt organoide alungite formate din celule cardiace și au aproximativ lățimea a două sau trei fire de păr umane. Înfășurând senzorul în jurul structurii celulei în acest fel, ei sunt capabili să testeze semnalele electrice care trec prin celule cu un nivel de precizie care nu este posibil cu un senzor bidimensional.

„Analiza mecanică a procesului de roll-up ne permite să controlăm cu precizie forma senzorilor pentru a asigura un contact conform între senzori și țesutul cardiac”, a declarat Jimmy Hsia, fost membru al facultății CMU și acum profesor și decan al Graduate College din NTU Singapore. „De asemenea, tehnica ajustează automat nivelul„ atingerii ”delicate dintre senzori și țesut astfel încât semnalele electrice de înaltă calitate să fie măsurate fără a se modifica condițiile fiziologice ale țesutului din cauza presiunii externe.”

Cercetătorii speră că senzorul va permite testarea diferitelor medicamente pe procese din celulele cardiace cultivate care până acum nu au fost testabile.

„Această platformă ar putea fi utilizată pentru a face cercetări în ceea ce privește regenerarea și maturizarea țesutului cardiac, care pot fi utilizate pentru tratarea țesuturilor deteriorate după un atac de cord, de exemplu, sau dezvoltarea de noi medicamente pentru tratarea bolilor”, a declarat Anna Kalmykov, un doctorat. student la inginerie biomedicală la CMU și autorul principal al lucrării.


Priveste filmarea: Sensibilitatea pacientilor cardiaci pe timpul iernii (Decembrie 2021).