فعالیت الکتریکی درون سلول های قلب با حسگر های کوچک پاپ آپ رصد می گردد - اخبار برخط

به گزارش اخبار برخط، محققان دانشگاه کالیفرنیا ابزار نو قدرتمندی را توسعه داده اند که فعالیت الکتریکی درون سلول های قلب را با استفاده از حسگر های کوچک پاپ آپ رصد می نماید. این حسگر های کوچک بدون آسیب رساندن به سلول ها کار می نماید.

به گزارش گروه دانشگاه اخبار برخط، محققان دانشگاه کالیفرنیا ابزار نو قدرتمندی را توسعه داده اند که فعالیت الکتریکی درون سلول های قلب را با استفاده از حسگر های کوچک پاپ آپ رصد می نماید. این حسگر های کوچک بدون آسیب رساندن به سلول ها کار می نماید. این دستگاه مستقیم حرکت و سرعت سیگنال های الکتریکی که در یک سلول قلب منفرد و بعلاوه بین چندین سلول قلب حرکت می نمایند، را مقدار گیری می نماید. این اولین باری است که دانشمندان این سیگنال ها را در داخل سلول های بافت های سه بعدی مقدار گیری می نمایند.

نتایج این پروژه در قالب مقاله ای در مجله Nature Nanotechnology منتشر شده است. این فناوری می تواند دانشمندان را قادر سازد تا بینش دقیق تری در خصوص اختلالات و بیماری های قلبی مانند آریتمی (ریتم غیر طبیعی قلب)، حمله قلبی و فیبروز قلبی (سفتی یا ضخیم شدن بافت قلب) به دست آورند.

یوگو از محققان این پروژه می گوید: مطالعه نحوه انتشار سیگنال الکتریکی بین سلول های مختلف برای درک مکانیسم عملکرد سلول و بیماری مهم است. بی نظمی در این سیگنال می تواند نشانه ای از آریتمی باشد. اگر سیگنال نتواند به درستی از یک قسمت قلب به قسمت دیگر منتشر گردد، بخشی از قلب نمی تواند سیگنال را دریافت کند بنابراین نمی تواند منقبض گردد.

شنگ زو می گوید: با این دستگاه می توانیم تا سطح سلولی زوم کنیم و تصویری با وضوح بسیار بالا از آنچه در قلب می گذرد به دست آوریم؛ می توانیم ببینیم کدام سلول ها آسیب دیده هستند، کدام قسمت ها با بقیه هماهنگ نشده اند. این اطلاعات می تواند برای یاری به پزشکان و توانمندسازی آن ها برای تشخیص بهتر مورد استفاده قرار گیرد.

این دستگاه از یک آرایه سه بعدی از ترانزیستور های اثر میدان میکروسکوپی یا FET تشکیل شده است که به شکل نوک تیز هستند. این FET های کوچک بدون آسیب رساندن به غشای سلولی به آن ها نفوذ می نمایند و به مقدار کافی حساس هستند که سیگنال های الکتریکی - حتی سیگنال های بسیار ضعیف - را مستقیم در داخل سلول ها تشخیص دهند. برای جلوگیری از دیده شدن به عنوان یک ماده خارجی و ماندن در داخل سلول ها برای مدت طولانی، FET ها در یک دولایه فسفولیپیدی پوشانده می شوند. FET ها می توانند سیگنال های چندین سلول را به طور همزمان نظارت نمایند. آن ها حتی می توانند سیگنال ها را در دو مکان مختلف در داخل یک سلول نظارت نمایند.

گو گفت: این چیزی است که این دستگاه را منحصر به فرد می نماید. این ابزار می تواند دارای دو حسگر FET باشد که در داخل یک سلول با حداقل تهاجم نفوذ می نمایند و به ما اجازه می دهد تا ببینیم یک سیگنال از کدام سمت منتشر می گردد و با چه سرعتی حرکت می نماید. این اطلاعات دقیق در خصوص انتقال سیگنال در یک سلول واحد تا کنون ناشناخته بوده است.

برای ساخت این دستگاه، محققان ابتدا FET ها را به شکل دوبعدی ساختند و سپس نقاط منتخبی از این اشکال را روی یک ورقه الاستومری از پیش کشیده چسباندند. محققان سپس ورقه الاستومری را شل کردند و باعث کمانش دستگاه و تا شدن FET ها در یک ساختار سه بعدی شدند تا بتوانند به داخل سلول ها نفوذ نمایند.

این تیم این دستگاه را بر روی محیط کشت سلولی عضله قلب و بافت های قلبی که در آزمایشگاه مهندسی شده بودند، آزمایش کردند. این آزمایش ها شامل نظارت بر سیگنال های الکتریکی است که حسگر های FET دریافت می نمایند. با تماشا اینکه کدام حسگر ها ابتدا یک سیگنال را شناسایی می نمایند و سپس مقدار گیری زمان لازم برای تشخیص سیگنال به وسیله سایر حسگرها، تیم می تواند راستا حرکت سیگنال و سرعت آن را معین کند. محققان توانستند این کار را برای سیگنال هایی که بین سلول های مجاور حرکت می نمایند و برای اولین بار برای سیگنال هایی که درون یک سلول عضله قلب حرکت می نمایند، انجام دهند.