28 грудня, 2021
«Спливаючі» електронні датчики можуть виявляти неправильну поведінку окремих серцевих клітин
Інженери Каліфорнійського університету в Сан-Дієго (США) розробили новий потужний інструмент, який безпосередньо вимірює рух і швидкість електричних сигналів усередині серцевих клітин, використовуючи крихітні «спливаючі» датчики (pop-up), які проникають у клітини, не пошкоджуючи їх.
Вивчення того, як електричний сигнал поширюється між різними клітинами, важливе для розуміння механізмів функціонування клітин та діагностики захворювань. Отже, пристрій можна використовувати для отримання більш детальної інформації про серцеву патологію.
Наприклад, нерівномірність електричного сигналу може бути ознакою аритмії. Якщо сигнал не може правильно поширюватися від однієї частини серця до іншої, це означає, що частина органу не може прийняти сигнал, а отже, повноцінно скорочуватися.
Пристрій складається із тривимірного масиву мікроскопічних польових транзисторів, які мають форму загострених наконечників, що проникають крізь клітинні мембрани, не ушкоджуючи їх. Вони є досить чутливими, щоб виявляти електричні сигнали (навіть дуже слабкі) безпосередньо всередині клітин. Щоб не сприйматися як стороння речовина та залишатися всередині клітин протягом тривалого часу, польові транзистори покривають фосфоліпідним бішаром. Команда спочатку виготовила польові транзистори у вигляді двомірних форм, а потім прикріпила окремі точки цих форм до попередньо розтягнутого листа еластомеру. Після цього дослідники послабили лист еластомеру, внаслідок чого пристрій зігнувся, а польові транзистори склалися у тривимірну структуру, що дозволило їм проникати всередину клітин. За словами розробників, це як «спливаюча» книга – вона починається як 2D-структура, а із силою стискання спливає на деяких ділянках і стає 3D-структурою.
«За допомогою цього пристрою ми можемо збільшувати масштаб до клітинного рівня та отримувати зображення того, що відбувається в серці, з дуже високою роздільною здатністю. Ми можемо бачити, які клітини працюють зі збоями, які ділянки не синхронізовані з іншими, і точно визначати, де сигнал слабкий», – зазначив Шен Сюй, професор наноінженерії Каліфорнійського університету в Сан-Дієго.
На думку розробників, ця інформація може бути використана для постановки більш точних діагнозів. Пристрій також буде корисним для вивчення електричної активності всередині нейронів – цей напрямок команда планує розробляти в майбутньому.
Джерело: https://www.sciencedaily.com/releases/2021/12/211223113054.htm