นักวิจัยในสเปนได้สร้างแพลตฟอร์มเพาะเลี้ยงเซลล์ไมโครฟลูอิดิกที่สามารถสร้างเนื้อเยื่อหัวใจ 2 มิติที่เหมือนจริงมาก แพลตฟอร์มที่คุ้มราคาและใช้งานง่าย อิงจากเส้นใยนาโนอิเล็กโทรสปันและการกระตุ้นด้วยไฟฟ้า สามารถพิสูจน์ได้ว่ามีคุณค่าอย่างยิ่งต่อชุมชนการวิจัยโรคหัวใจสำหรับการศึกษาเกี่ยวกับโรคหัวใจและการทดสอบยาพรีคลินิก กล้ามเนื้อหัวใจเป็นเนื้อเยื่อที่มีความเชี่ยวชาญสูง
ซึ่งสัญญาณ
ไฟฟ้าจะถูกแปลเป็นการหดตัวของเส้นใยซิงโครไนซ์ซึ่งส่งผลให้หัวใจสูบฉีด การสร้างเนื้อเยื่อหัวใจที่เหมือนจริงในหลอดทดลองถูกจำกัดด้วยความยากลำบากในการจำลองระดับการจัดระเบียบและคุณสมบัติการทำงานของเนื้อเยื่อหัวใจผู้ใหญ่ในระดับสูง ส่วนหนึ่งเป็นผลมาจากความไม่สมบูรณ์
ของเซลล์ที่ใช้ในแบบจำลองที่มีอยู่ เพื่อเอาชนะอุปสรรคเหล่านี้ ทีมงานซึ่งมุ่งหน้าไปที่สถาบันวิศวกรรมชีวภาพแห่งแคว้นกาตาลุญญาและมหาวิทยาลัยบาร์เซโลนาได้ใช้อิเล็กโทรสปินนิงเพื่อวางโครงเส้นใยนาโนไว้บนแผ่นปิดแบบบาง วิธีการนี้ทำให้นักวิจัยสามารถปรับแต่งสถาปัตยกรรมเส้นใย
ผู้เขียนคนแรกกล่าวว่า “เราได้เสนออุปกรณ์ไมโครฟลูอิดิคที่ช่วยให้เราสามารถจำลองลักษณะเฉพาะที่สำคัญบางอย่างของเนื้อเยื่อหัวใจได้” “สิ่งที่เกี่ยวข้องมากที่สุดอย่างหนึ่งคือแอนไอโซโทรปีในระดับสูง ซึ่งหมายความว่าเนื้อเยื่อมีการเรียงตัวในทิศทางเดียวอย่างมาก สิ่งนี้ทำได้โดยการสร้างลวดลาย
พื้นผิวของอุปกรณ์ของเราด้วยเส้นใยนาโนที่เรียงตัวกัน” หลังจากสร้างลวดลายด้วยเส้นใยนาโนอิเล็กโทรสปัน ทีมงานได้เชื่อมแผ่นปิดเข้ากับอุปกรณ์ซิลิโคนไมโครฟลูอิดิคเพื่อสร้างห้องเพาะเลี้ยงเซลล์ขนาด 1300 x 8800 x 150 ไมโครเมตร อุปกรณ์นี้ยังมีช่องสื่อ 2 ช่องและรู 4 รูสำหรับจับอิเล็กโทรดรูปแท่ง
เพื่อกระตุ้นเซลล์ การกระตุ้นด้วยไฟฟ้านี้จำเป็นต่อการเจริญเติบโตและการจัดระเบียบของเซลล์หัวใจ
(การวางแนว องค์ประกอบ ความหนา และความหนาแน่น) ให้คล้ายกับเมทริกซ์นอกเซลล์ของหัวใจและให้ตัวชี้นำเชิงพื้นที่เพื่อเป็นแนวทางในการประกอบหัวใจในหลอดทดลอง
การเจริญ
เติบโตของเนื้อเยื่อการกระตุ้นเซลล์หัวใจที่เหมาะสมที่สุดต้องใช้สนามไฟฟ้าสม่ำเสมอ 5 V/cm, ระยะเวลา 2 ms และความถี่ 1 Hz เพื่อเลียนแบบแรงกระตุ้นไฟฟ้าในกล้ามเนื้อหัวใจตายตามธรรมชาติของหนู และเพื่อนร่วมงานได้พัฒนาแบบจำลองการคำนวณของสนามไฟฟ้าของแพลตฟอร์มเป็นครั้งแรก
เพื่อตรวจสอบว่าสามารถตอบสนองความต้องการเหล่านี้ได้หรือไม่พวกเขาพบว่าอิเล็กโทรดรูปแท่งราคาไม่แพงสามารถสร้างสนามไฟฟ้าที่เทียบเคียงได้กับอิเล็กโทรดระนาบมาตรฐานทองคำที่มีแรงดันไฟฟ้าอินพุตใกล้เคียงกัน การวางอิเล็กโทรดแทนเจนต์กับช่องสื่อและสอดคล้องกับช่องทางเข้าของห้องเซลล์
ในการประเมินผลกระทบของการกระตุ้นด้วยไฟฟ้าต่อโครงสร้างของหัวใจ ทีมงานได้ตรวจสอบการพัฒนาของจุดเชื่อมต่อช่องว่าง ซึ่งทำให้สัญญาณไฟฟ้าสามารถแพร่กระจายไปทั่วเนื้อเยื่อหัวใจและกระตุ้นการหดตัวได้ การวิเคราะห์อิมมูโนฟลูออเรสเซนซ์เผยให้เห็นการเพิ่มขึ้นในระดับปานกลาง
แต่มีนัยสำคัญในคอนเนกซิน-43 (โปรตีนจุดแยกช่องว่างที่สำคัญในเนื้อเยื่อหัวใจ) ในเนื้อเยื่อที่ถูกกระตุ้นเมื่อเปรียบเทียบกับกลุ่มควบคุมที่ไม่ถูกกระตุ้น พวกเขายังสังเกตการแสดงออกที่เพิ่มขึ้นของยีนหัวใจหลักที่เกี่ยวข้องกับคุณสมบัติการหดตัวและการนำไฟฟ้าในตัวอย่างที่กระตุ้นด้วยไฟฟ้า
นักวิจัยสรุปได้ว่าระบบ ทำให้เกิดการแลกเปลี่ยนที่ดีที่สุดระหว่างความเรียบง่ายในการออกแบบและการเพิ่มความแรงของสนามในห้องเพาะเลี้ยง การเปรียบเทียบระหว่างเส้นโค้งแรงดันไฟฟ้าจำลองกับการวัดเชิงทดลองเผยให้เห็นการจับคู่ที่ยอดเยี่ยมระหว่างทั้งสอง กล่าว “สิ่งนี้จะช่วยให้เราสามารถเลียนแบบ
เหตุการณ์
กล้ามเนื้อหัวใจตาย ซึ่งจะเป็นประโยชน์อย่างมากในด้านการวิจัยโรคหัวใจและหลอดเลือด เนื่องจากไม่มีแบบจำลองที่ชัดเจนเพียงพอในการศึกษาโรคนี้” แต่ในฐานะที่เป็นบุคคลที่สร้างชื่อเสียงให้กับไอน์สไตน์ ผู้ซึ่งพาเราเข้าไปในดวงดาว และเป็นแรงบันดาลใจให้กับนักวิทยาศาสตร์รุ่นหนึ่ง การมีส่วนร่วมของเขา
ต่อวิทยาศาสตร์สมัยใหม่นั้นกว้างไกล เขาสร้างความมั่นใจให้กับคนทั่วไปที่กังวลเกี่ยวกับการรุกล้ำของวิทยาศาสตร์ในชีวิตประจำวันของพวกเขา ในขณะที่เขากำลังยั่วยุเพื่อนร่วมงานที่ไม่เต็มใจที่จะลองวิธีการใหม่ๆ เป้าหมายของเขาไม่ใช่แค่การเข้าใจจักรวาลเท่านั้น แต่ยังเข้าใจว่าเราสามารถดำเนินการ
ทางวิทยาศาสตร์ได้ดีขึ้นได้อย่างไร สำหรับเขา ความลึกซึ้งไม่ได้อยู่แค่ในผลลัพธ์เท่านั้น แต่ยังอยู่ในวิธีที่เราเข้าหาคำถามด้วย ได้รับการตีพิมพ์หลังจากที่เขาเสียชีวิตเท่านั้นแทนที่จะเป็นการวิเคราะห์ทางวิทยาศาสตร์ใดๆ ตามปรัชญานี้ของสนามแม่เหล็ก ในปีก่อนที่เดวิสจะได้รับผลลัพธ์แรกคือนิวตริโน
อาจเปลี่ยนจากรสชาติหนึ่งไปเป็นอีกรสชาติหนึ่งในการเดินทางจากดวงอาทิตย์มายังโลก เนื่องจากการทดลองที่มีอยู่มีความไวต่อนิวตริโนของอิเล็กตรอนเป็นส่วนใหญ่ แทนที่จะเป็นนิวตริโนแบบมิวออนและเทา จึงอธิบายได้ว่าทำไมเราตรวจพบนิวตริโนจากดวงอาทิตย์เพียงหนึ่งในสามเท่านั้น
แต่มีปัญหาใหญ่ประการหนึ่งเกี่ยวกับแนวคิดการสั่นของนิวตริโนนี้: ต้องการให้นิวตริโนมีมวล ซึ่งไม่มีในแบบจำลองมาตรฐาน ในเวลานั้น นี่เป็นโอกาสที่น่าตื่นเต้นเพราะมันหมายความว่านิวตริโนอาจอธิบาย “สสารมืด” ที่คิดว่าจะครอบงำจักรวาลได้ ตอนนี้เราทราบแล้วว่ามวลของนิวตริโนนั้นน้อยเกินไป
ที่จะอธิบายสสารประหลาดที่ไม่ส่องสว่างส่วนใหญ่นี้ (ถึงกระนั้น นิวตริโนก็มีมวลพอๆ กันกับสสารที่มองเห็นได้ในเอกภพ) แต่มวลนิวตริโนขนาดเล็กเหล่านี้ยังคงเป็นที่สนใจอย่างมาก เพราะพวกมันอาจเกิดขึ้นจากกลไกบางอย่างที่แตกต่างกันโดยพื้นฐานกับวิธีการสร้างมวลของอนุภาคอื่นๆ เช่น กลไกฮิกส์
