При проведении исследований в области кардиологии было бы идеально, если бы эксперименты можно было проводить на реальных живых человеческих сердцах. Ученые разработали то, что может быть лучшим вариантом, в виде крошечного механического сердца, работающего от настоящих сердечных клеток. Устройство состоит из пластиковой основы, на которой закреплены миниатюрные 3D-печатные акриловые клапаны, трубки и сам насос.
Созданный командой из Бостонского университета, плоский корпус "сердечного миниатюрного прецизионного однонаправленного микрофлюидного насоса" - или сокращенно miniPUMP - имеет площадь всего 3 кв. см (0,5 кв. дюйма). Он повторяет функцию желудочка (нижней камеры) настоящего сердца, перекачивая через себя воду так же, как настоящее сердце перекачивает кровь.
Этот насос включает в себя каркас, состоящий из ряда соединенных концентрических акриловых спиралей. В них посеяны живые человеческие кардиомиоциты (клетки сердечной мышцы). Когда эти клетки расширяются и сжимаются в унисон, гибкий каркас движется вместе с ними, прокачивая воду через мини-насос.
Кардиомиоциты можно получить, начиная с клеток кожи, крови или практически любого другого типа легкодоступных клеток. Их перепрограммируют в стволовые клетки, которые затем побуждают дифференцироваться в клетки сердца. Это означает, что пациенты могут получить мини-ПУМП из своих собственных клеток, чтобы увидеть, как различные лекарства могут повлиять на их сердце.
"С помощью этой системы, если я возьму у вас клетки, я смогу увидеть, как лекарство будет реагировать на вас, потому что это ваши клетки", - сказал ведущий ученый, постдокторант Кристос Михас. "Эта система лучше воспроизводит некоторые функции сердца, но в то же время дает нам гибкость в том, что она может воспроизводить различных людей".
Есть надежда, что эта же технология может быть однажды использована для производства других так называемых "органов-на-чипе", таких как легкие и почки. На самом деле, это не первое сердце-на-чипе, которое мы уже видели - модели другого дизайна были разработаны, в частности, в Гарвардском университете и Калифорнийском университете в Беркли.
Исследование описано в статье, которая недавно была опубликована в журнале Science Advances.
Источники Бостонский университет
(https://www.bu.edu/articles/2022/new-miniature-heart-could-help-test-heart-disease-cures/)
Новости