«قلب مصنوعی روی تراشه» افق‌های جدیدی را در مبارزه با بیماری‌های قلبی می‌گشاید

به گزارش مجله خبری نگار، این مدل گامی بزرگ در جهت توسعه مراقبت‌های بهداشتی دقیق و مداخلات درمانی شخصی‌سازی‌شده برای هر بیمار است.

این نوآوری که در نوع خود بی‌نظیر است، دارای یک پلتفرم دو حسگری است که دانشمندان را قادر می‌سازد فعالیت قلبی را در زمان واقعی، از سطح بافت تا سطح سلولی، رصد کنند. بافت قلبی مهندسی‌شده قادر به ضربان خودبه‌خودی، تحریک کلسیم برای شروع انقباض و نشان دادن پاسخی قابل پیش‌بینی به دارو‌های رایج است.

ادغام حسگر‌های سطح خرد و کلان، مهم‌ترین ویژگی است که این مدل را از نسخه‌های قبلی و پلتفرم‌های سنتی HOC متمایز می‌کند، که فاقد توانایی اندازه‌گیری فعالیت در سطح تک سلولی بودند، که برای درک بیماری‌های قلبی مرتبط با اختلال عملکرد سلول‌های انقباضی عضله قلب بسیار مهم است.

مکانیزم ساخت مدل

دانشمندان سلول‌های ماهیچه قلب و بافت همبند قلب را از موش‌ها استخراج کردند، آنها را در یک ژل غنی از پروتئین و مواد مغذی برای تقویت رشد کشت دادند و سپس آنها را به تراشه‌های سیلیکونی کوچک و انعطاف‌پذیر متصل کردند. این دستگاه شامل دو نوع حسگر بود:

حسگر‌های ناحیه وسیع: بافت بین دو تکیه‌گاه انعطاف‌پذیر که با هر ضربان قلب تغییر شکل می‌دهند، در جای خود نگه داشته می‌شود و امکان اندازه‌گیری نیروی انقباض در کل بافت را فراهم می‌کند.

میکروسنسور‌های انعطاف‌پذیر: این میکروسنسور‌ها که درون بافت قرار می‌گیرند، امکان اندازه‌گیری تنش‌های مکانیکی را در سطح هر سلول فراهم می‌کنند و قطر آنها تنها ۵۰ میکرومتر است.

این فناوری امکان مطالعه چگونگی تشکیل و بازسازی بافت قلب، کارایی آن در انقباض و بهبود زخم و حتی نظارت بر عواملی که بر توسعه سرطان تأثیر می‌گذارند را فراهم می‌کند.

کاربرد‌های دارویی و آزمایش دارو

دانشمندان توانایی مدل را در پاسخ به دارو‌ها با استفاده از دو ترکیب شناخته شده آزمایش کردند:

نوراپی نفرین (نورآدرنالین): فعالیت قلب را تحریک کرده و فشار خون را حفظ می‌کند.

پلپیستاتین: فعالیت انقباضی را کاهش می‌دهد.

نتایج نشان داد که مدل مطابق انتظار پاسخ داد و این امر پتانسیل استفاده از HOC را برای پیش‌بینی نحوه پاسخ عضله قلب به دارو‌های مختلف تأیید می‌کند.

علی موسوی، مهندس زیست‌پزشکی در دانشگاه مونترال، گفت: «نظارت بر پاسخ بافت به ترکیبات در زمان واقعی، یک مزیت عمده برای تحقیقات پیش‌بالینی و کاربرد‌های پزشکی است.»

چشم‌انداز‌های آینده

دانشمندان قصد دارند با استفاده از سلول‌های گرفته شده از بیماران مبتلا به بیماری‌های قلبی مختلف، مانند کاردیومیوپاتی گشاد شده و آریتمی، بافت قلب را پرورش دهند تا این بیماری‌ها را دقیق‌تر مطالعه کنند. در درازمدت، این تکنیک می‌تواند به پزشکان اجازه دهد تا دارو‌ها را قبل از تجویز درمان، روی سلول‌های خود بیمار آزمایش کنند و بدین ترتیب مفهوم مراقبت‌های بهداشتی دقیق را پیش ببرند.

این مطالعه در مجله Nano Micro Small منتشر شده است.

منبع: ساینس آلرت