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Nuevo sensor tipo brazalete Slap estudia las células del corazón con un detalle sin precedentes

Nuevo sensor tipo brazalete Slap estudia las células del corazón con un detalle sin precedentes

Los investigadores han creado un nuevo tipo de sensor que envuelve el tejido de células cardíacas cultivadas, lo que les permite estudiar cómo estas células interactúan entre sí como lo harían en el cuerpo humano en respuesta a diferentes tratamientos.

Los nuevos sensores de braclet ofrecen una perspectiva completamente nueva sobre las estructuras de las células cardíacas en 3D

Investigadores de la Universidad Carnegie Mellon (CMU) y la Universidad Tecnológica de Nanyang en Singapur (NTU Singapur) han construido lo que llaman una plataforma de órgano en un chip electrónico (chip OE) que puede medir la electrofisiología de células cardíacas cultivadas en un estructura tridimensional, que ofrece a los científicos una perspectiva sin precedentes sobre cómo estas células se comunican entre sí.

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Los métodos actuales para estudiar cómo los diferentes fármacos afectan las células del corazón se han visto limitados por consideraciones físicas. "Durante décadas, la electrofisiología se realizó utilizando células y cultivos en superficies bidimensionales, como placas de cultivo", dijo Tzahi Cohen-Karni, profesor asociado de ingeniería biomédica y ciencia e ingeniería de materiales en CMU. "Estamos tratando de eludir el desafío de leer los patrones eléctricos del corazón en 3D mediante el desarrollo de una forma de envolver sensores alrededor de las células del corazón y extraer información electrofisiológica de este tejido".

El sensor que han desarrollado los investigadores, descrito en un artículo publicado en la revista Avances científicos, comienza como un sensor normal, plano y rectangular sobre el que se coloca una estructura tridimensional cultivada de células cardíacas.

Luego, al grabar una capa inferior de germanio llamada 'capa de sacrificio', la tensión estructural que sostiene el sensor plano se rompe de la misma manera que la tensión que sostiene una pulsera de bofetada se rompe cuando el lado curvo de la pulsera golpea la muñeca de una persona. Sin esta tensión, el sensor se enrolla en forma de barril como lo hace el brazalete, envolviéndose alrededor de la estructura del tejido.

Los investigadores utilizaron estructuras conocidas como esferoides cardíacos para probar su nuevo sensor. Estas estructuras son organoides alargados hechos de células cardíacas y tienen aproximadamente el ancho de dos o tres cabellos humanos. Al envolver el sensor alrededor de la estructura de la celda de esta manera, pueden probar las señales eléctricas que atraviesan las celdas con un nivel de precisión que no es posible con un sensor bidimensional.

"El análisis mecánico del proceso de enrollado nos permite controlar con precisión la forma de los sensores para asegurar un contacto conforme entre los sensores y el tejido cardíaco", dijo Jimmy Hsia, ex miembro de la facultad de CMU y ahora profesor y decano del Graduate College. de NTU Singapur. "La técnica también ajusta automáticamente el nivel del 'toque' delicado entre los sensores y el tejido, de modo que se miden señales eléctricas de alta calidad sin cambiar las condiciones fisiológicas del tejido debido a la presión externa".

Los investigadores esperan que el sensor permita probar diferentes fármacos en procesos en células cardíacas cultivadas que hasta ahora no se han podido comprobar.

"Esta plataforma podría usarse para realizar investigaciones sobre la regeneración y maduración del tejido cardíaco que potencialmente se puede usar para tratar el tejido dañado después de un ataque cardíaco, por ejemplo, o desarrollar nuevos medicamentos para tratar enfermedades", dijo Anna Kalmykov, Ph.D. estudiante de ingeniería biomédica en CMU y autor principal del artículo.


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