مهندسان دانشگاه کالیفرنیا، سن دیگو، ابزار جدید قدرتمندی ابداع کرده‌اند که فعالیت الکتریکی سلول‌های قلب را با استفاده از حسگرهای کوچک «پاپ‌آپ» که بدون آسیب رساندن به سلول‌ها وارد می‌شوند، نظارت می‌کند. این دستگاه به طور مستقیم حرکت و سرعت سیگنال های الکتریکی را که در داخل یک سلول قلب منفرد - ابتدا - و همچنین بین سلول های متعدد قلب حرکت می کنند، اندازه گیری می کند. او همچنین اولین کسی بود که این سیگنال ها را در سلول های بافت سه بعدی اندازه گیری کرد.
این دستگاه در 23 دسامبر در مجله منتشر شد فناوری نانو طبیعیمی تواند دانشمندان را قادر سازد تا تصویر دقیق تری از اختلالات و بیماری های قلبی مانند آریتمی (ریتم غیر طبیعی قلب)، حمله قلبی و فیبروز قلبی (سخت شدن یا ضخیم شدن بافت قلب) به دست آورند.
Yue Gu نویسنده اول که اخیراً دکترای خود را دریافت کرده است، می گوید: "مطالعه نحوه انتشار سیگنال الکتریکی بین سلول های مختلف برای درک مکانیسم عملکرد سلولی و بیماری مهم است." در علوم و مهندسی مواد در UC San Diego. "بی نظمی در این سیگنال می تواند نشانه ای از آریتمی باشد، به عنوان مثال. اگر سیگنال نتواند به درستی از یک قسمت قلب به قسمت دیگر منتشر شود، پس بخشی از قلب نمی تواند سیگنال را دریافت کند، بنابراین نمی تواند منقبض شود."
"با این دستگاه می توانیم مقیاس را تا سطح سلولی افزایش دهیم و تصویری با وضوح بسیار بالا از آنچه در قلب اتفاق می افتد دریافت کنیم. شنگ زو، نویسنده ارشد مهندسی نانو در دانشکده مهندسی UC San Diego Jacobs، می‌گوید: ما می‌توانیم ببینیم کدام سلول به درستی کار نمی‌کند، کدام بخش با سایرین هماهنگ نیست و مشخص کنیم که سیگنال در کجا ضعیف است. برای کمک به پزشکان در آگاه ماندن و توانمند شدن برای تشخیص بهتر استفاده شود."
این دستگاه از یک آرایه سه بعدی از ترانزیستورهای اثر میدان میکروسکوپی یا FET تشکیل شده است که به شکل نوک های نوک تیز هستند. این FET های کوچک غشای سلولی را بدون آسیب رساندن به آنها سوراخ می کنند و به اندازه کافی حساس هستند که سیگنال های الکتریکی - حتی سیگنال های بسیار ضعیف - را مستقیماً در داخل سلول ها تشخیص دهند. برای اینکه به عنوان یک ماده خارجی در نظر گرفته نشوند و برای مدت طولانی در داخل سلول ها باقی بمانند، FET ها با یک لایه دوگانه فسفولیپیدی پوشانده می شوند. FET ها می توانند سیگنال های چندین سلول را به طور همزمان نظارت کنند. آنها حتی می توانند سیگنال ها را در دو مکان مختلف در یک سلول مشاهده کنند.
گو گفت: «این باعث می شود این دستگاه منحصر به فرد باشد. "ممکن است دو حسگر FET در سلول نفوذ کنند - با حداقل تهاجم - و به ما امکان می دهند ببینیم سیگنال از کدام طرف منتشر می شود و با چه سرعتی پیش می رود. این اطلاعات دقیق در مورد انتقال سیگنال در یک سلول در حال حاضر ناشناخته است.
برای ساخت این دستگاه، تیم ابتدا FET ها را به صورت قالب های دوبعدی ساختند و سپس تکه های انتخابی این قالب ها را به یک ورقه الاستومری از پیش کشیده متصل کردند. محققان سپس ورقه الاستومری را شل کردند و باعث بسته شدن دستگاه و تا شدن FET در یک ساختار سه بعدی شد تا بتوانند به داخل سلول ها نفوذ کنند.
گو گفت: «این مثل یک کتاب پاپ آپ است. به عنوان یک ساختار دو بعدی شروع می شود و با نیروی فشار در برخی قسمت ها بالا می آید و به یک ساختار سه بعدی تبدیل می شود.
این تیم این دستگاه را بر روی کشت سلولی عضله قلب و بافت های قلب طراحی شده در آزمایشگاه آزمایش کردند. این آزمایش ها شامل قرار دادن یک کشت سلولی یا بافت روی دستگاه و سپس مشاهده سیگنال های الکتریکی است که حسگرهای FET می گیرند. با دیدن اینکه کدام حسگرها ابتدا یک سیگنال را تشخیص می دهند و سپس اندازه گیری زمان لازم برای تشخیص سیگنال توسط سایر حسگرها، تیم می تواند تعیین کند که سیگنال در کدام سمت حرکت می کند و سرعت آن را تعیین کند. محققان توانستند این کار را برای سیگنال‌هایی که بین سلول‌های مجاور حرکت می‌کنند و برای اولین بار برای سیگنال‌هایی که در یک سلول منفرد از عضله قلب حرکت می‌کنند، انجام دهند.
سو گفت، چیزی که این موضوع را هیجان‌انگیزتر می‌کند این است که این اولین باری است که دانشمندان توانستند سیگنال‌های درون سلولی را در ساختارهای بافت سه‌بعدی اندازه‌گیری کنند. وی گفت: "تاکنون فقط سیگنال های خارج سلولی، یعنی سیگنال هایی که خارج از غشای سلولی هستند، در این نوع بافت ها اندازه گیری شده اند. اکنون می توانیم سیگنال هایی را در داخل سلول هایی که در بافت یا اندامک های سه بعدی جاسازی شده اند، ضبط کنیم."
آزمایش‌های این تیم به مشاهده جالبی منجر شد: سیگنال‌ها در سلول‌های قلب منفرد تقریباً پنج برابر سریع‌تر از سیگنال‌های بین سلول‌های متعدد قلب حرکت می‌کنند. گو گفت که مطالعه این نوع جزئیات می تواند بینش هایی را در مورد ناهنجاری های قلبی در سطح سلولی نشان دهد. فرض کنید سرعت یک سیگنال در یک سلول و سرعت سیگنال بین دو سلول را اندازه گیری می کنید. اگر تفاوت بسیار زیادی بین این دو سرعت وجود داشته باشد - یعنی اگر سرعت بین سلولی بسیار بسیار کمتر از سرعت درون سلولی باشد - احتمالاً مشکلی در محل اتصال بین سلول ها وجود دارد که احتمالاً به دلیل فیبروز است.
گو افزود، زیست شناسان همچنین می توانند از این دستگاه برای مطالعه انتقال سیگنال ها بین اندامک های مختلف در سلول استفاده کنند. از دستگاهی مانند این نیز می توان برای آزمایش داروهای جدید و نظارت بر نحوه تأثیر آنها بر سلول ها و بافت های قلب استفاده کرد.
این دستگاه همچنین برای مطالعه فعالیت الکتریکی در نورون ها مفید خواهد بود. این مسیری است که تیم به دنبال کشف بیشتر آن است. در پایین دست، محققان قصد دارند از دستگاه خود برای ثبت فعالیت الکتریکی در بافت بیولوژیکی واقعی در داخل بدن استفاده کنند. Xu یک دستگاه قابل کاشت را ارائه می دهد که می تواند بر روی سطح قلب تپنده یا روی سطح قشر قرار گیرد. اما دستگاه هنوز تا آن مرحله فاصله دارد. برای رسیدن به این هدف، محققان باید کارهای بیشتری انجام دهند، از جمله تنظیم دقیق مکان حسگرهای FET، بهینه سازی اندازه و مواد آرایه FET، و ادغام الگوریتم های پردازش سیگنال به کمک هوش مصنوعی در دستگاه.
نقل قول: حسگرهای الکترونیکی پاپ‌آپ می‌توانند تشخیص دهند که سلول‌های قلب فردی عملکرد نادرست دارند (2021، 23 دسامبر)، در 24 دسامبر 2021 از https://phys.org/news/2021-12-pop-up -electronic-sensors- بازیابی شده است. فردی- قلب.html
این برگه یا سند یا نوشته تحت پوشش قانون کپی رایت است. به جز هرگونه معامله منصفانه به منظور تحقیق یا مطالعه خصوصی، هیچ بخشی بدون اجازه کتبی قابل تکثیر نیست. محتوا فقط برای مقاصد اطلاعاتی ارائه شده است.
[ad_2]
مقالات مشابه
- Coronavirus به روز رسانی: جهانی مورد شمارش تاپ 6 میلیون به عنوان آخر هفته تظاهرات جرقه نگرانی های آنها منجر به افزایش عفونت های
- شرکت صادرات و واردات کالاهای مختلف از جمله کاشی و سرامیک و ارائه دهنده خدمات ترانزیت و بارگیری دریایی و ریلی و ترخیص کالا برای کشورهای مختلف از جمله روسیه و کشورهای حوزه cis و سایر نقاط جهان - بازرگانی علی قانعی
- Facebook, رسانه های اجتماعی تحت فشار بیشتر از مارک های بیش از گفتار نفرت
- شرکت صادرات و واردات کالاهای مختلف از جمله کاشی و سرامیک و ارائه دهنده خدمات ترانزیت و بارگیری دریایی و ریلی و ترخیص کالا برای کشورهای مختلف از جمله روسیه و کشورهای حوزه cis و سایر نقاط جهان - بازرگانی علی قانعی
- بهترین دکتر لیفت شقیقه- دکتر لیلا ملکی
- شرکت صادرات و واردات کالاهای مختلف از جمله کاشی و سرامیک و ارائه دهنده خدمات ترانزیت و بارگیری دریایی و ریلی و ترخیص کالا برای کشورهای مختلف از جمله روسیه و کشورهای حوزه cis و سایر نقاط جهان - بازرگانی علی قانعی
- تجهیزات بیلیارد شما یک سرمایه گذاری است
- نقش RNA اطلاعاتی در ترمیم DNA
- کربن فعال شده بر پایه کاتالیزوری
- انتقال شارژ همراه اول و انتقال روش انتقال اعتبار