Подписаться на новости
  • Сенатор
  • ООО "Ай Вао"
  • Unpaywall

Диод из фибробластов и кардиомиоцитов

Ученые сделали «живой диод» из сердечной мышцы

Софья Долотовская, N+1

Американские ученые сконструировали «живой диод», состоящий из двух типов клеток: возбудимых кардиомиоцитов (клеток сердечной мышцы) и невозбудимых фибробластов (клеток соединительной ткани). Такие диоды, проводящие электрический сигнал только в одном направлении, смогут использоваться для контроля работы биосенсоров, создания «органов-на-чипе» и лечения нарушений работы мышц. Статья Can et al. Muscle-Cell-Based “Living Diodes” опубликована в журнале Advanced Biosystems.

cell-diode1.jpg
«Живой диод»: слева – мышечные клетки, справа – фибробласты
(здесь и ниже рисунки из статьи в Advanced Biosystems).

Диод представляет собой электронный элемент, проводящий ток только в одном направлении за счет низкого сопротивления при передаче тока в одну сторону и высокого – при передаче тока в другую сторону. Состоящие из живых клеток проводящие элементы с такими свойствами в перспективе могут использоваться, например, для создания биороботов, контроля работы биосенсоров и биочипов, вживляемых в ткань, и лечения нарушения работы мышц, таких как дегенерация мышц или аритмия сердца. Также такие диоды могут пригодиться при разработке «органов-на-чипе» – искусственных органов из живых клеток, представляющих собой микросхемы с микрожидкостными каналами, выложенными живыми клетками.

В «живом диоде» принцип проведения сигнала только в одну сторону обеспечивается за счет применения двух типов клеток сердечной ткани: кардиомиоцитов (мышечных клеток) и фибробластов (клеток соединительной ткани). Кардиомиоциты, в отличие от фибробластов, способны не только пассивно проводить электрический ток через межклеточные контакты, но и генерировать возбуждение (потенциал действия) в ответ на электрическую стимуляцию (внешнюю или идущую со стороны соседних клеток). Фибробласты же не способны генерировать возбуждение и могут только пассивно передавать электрический ток через межклеточные контакты. За счет этого электрический сигнал может быть инициирован кардиомиоцитами и передан как другим кардиомиоцитам, так и фибробластам. Фибробласты же не могу инициировать сигнал, но могут пассивно передавать его на небольшое расстояние.

cell-diode2.jpg
Схема работы и создания «живого диода»

Технически «живой диод» представляет собой прямоугольник из клеток, выращенных методом сокультивирования на подложке из резиноподобного полимера полидиметилсилоксана. Для слежения за работой диода под слоем полидиметилсилоксана также находится панель микроэлектродов. На одной половине прямоугольника находятся кардиомиоциты, а на другой – фибробласты.

«Живые диоды» могут найти применение в создании «гибридных» биороботов, комбинирующих биологические и электронные компоненты. В качестве двигателей для таких биороботов часто применяют мышечные клетки. Например, ученые из Иллинойсского университета в Урбане-Шампейне конструируют биороботов, которые движутся за счет сокращений модифицированных мышечных клеток, реагирующих на внешние воздействия: свет или электромагнитное поле. А исследователи из университета Кейс Вестерн Резерв создали биогибридного робота-улитку, в котором использовали ротовые мышцы калифорнийской морской улитки (Aplysia californica) и 3D-печатные полимерные компоненты.

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
 16.02.2017


Читать статьи по темам:

бионика тканевая инженерия Версия для печати
Ошибка в тексте?
Выдели ее и нажми ctrl + enter
назад

Читать также:

Биоробот с открытым кодом

Ученые из Иллинойса опубликовали протокол создания микроскопических биороботов, которые движутся за счет сокращений модифицированных мышечных клеток.

читать

Биороботы

В данной статье подробно рассмотрены основные пути развития направления биоинжиниринга по созданию биоботов и проанализированы уже имеющиеся в этой сфере достижения.

читать

Биоробот ползёт по дну

Для создания ползающего робота ученые соединили мышцы морского зайца – моллюска Aplysia californica – с напечатанным на 3D-принтере каркасом и научили его ползать.

читать

Создан золотой скат-киборг

Полимерная кожа 16-миллиметрового «ската» весом 10 г закреплена на скелете из золотой проволоки и покрыта примерно 200 тысячами клеток сердечных мышц, взятых из организма крыс.

читать

Биопринтинг и биофабрикация – 2014

Международная конференция по биопринтингу и биофабрикации пройдёт в Гиперкубе «Сколково» 21-22 октября текущего года.

читать