Американские ученые разработали устройство, которое отслеживает электрическую активность сердца с помощью крошечных сенсоров, проникающих внутрь клеток. Эти датчики напрямую измеряют направление и скорость электрических сигналов внутри и между клетками сердца. Разработка позволит получить более подробные сведения о болезнях сердца, таких как аритмия и фиброз. Статья опубликована в журнале Nature Nanotechnology.
Информация о том, как электрический сигнал распространяется между разными клетками сердца, необходима для понимания механизма их функционирования и возникновения болезней, таких как аритмия или фиброз. Ученые из Калифорнийского университета в Сан-Диего разработали устройство, с помощью которого можно изнутри проследить за работой отдельных клеток сердца. Прибор состоит из трехмерного массива микроскопических полевых транзисторов. Они проникают сквозь клеточные мембраны, не повреждая их, и обнаруживают электрические сигналы внутри клеток. Фосфолипидный бислой на поверхности транзисторов помогает им не восприниматься организмом как нечто чужеродное.
Ученые проверили устройство на культурах клеток сердечной мышцы и на искусственных тканях. Авторы отслеживали, какой из датчиков первым обнаружил сигнал и на основе этого делали выводы о направлении его распространения и скорости. Исследователи впервые смогли проследить передачу сигнала между соседними клетками. До сих пор в сердечной ткани удалось измерить только внеклеточные сигналы.
Оказалось, что сигналы внутри сердечных клеток проходят почти в пять раз быстрее, чем сигналы между клетками. По словам авторов, эти знания могут дать новую информацию о сердечных аномалиях на клеточном уровне. Устройство также можно использовать, чтобы изучать передачу сигналов между различными органеллами в клетке, тестировать новые лекарства и анализировать электрическую активность нейронов.
Теперь исследователи планируют проверить устройство в реальных биологических тканях, поместив его на поверхности сердца или коры головного мозга. Однако это потребует множества усовершенствований, в том числе тонкой настройки датчиков, оптимизации их размера, подбора оптимального материала транзисторов и интеграции в устройство алгоритмов обработки сигналов с помощью искусственного интеллекта.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
