Мышечные ткани сердца обладают механической жёсткостью и высокой электропроводностью, а также сохраняют прочность в процессе ритмичного сокращения на протяжении всей жизни организма. Все эти самые обычные характеристики чрезвычайно сложно воспроизвести в лабораторных условиях.А между тем искусственные сердечные мышцы, максимально приближенные к оригиналу, явно не оказались бы лишними как в медицине, так и в робототехнике.
Учёным из подразделения по здравоохранению и технологиям Гарвардского университета и Массачусетского технологического института (Harvard-MIT Division of Health Sciences and Technology) удалось достичь невиданных ранее результатов.
Команда специалистов под руководством Али Хадемхоссеини (Ali Khademhosseini) создала новый гибридный материал, сочетающий в себе живые клетки сердечной мышцы крысы (кардиомиоциты), проводящие углеродные нанотрубки и гель, обеспечивающий благоприятную среду для клеток.
Учёные отмечают, что проблемой многих предшествующих гибридных мышц было то, что полимер или гель, необходимый для выживания и функционирования клеток, значительно уменьшал электропроводность искусственной ткани и её механическую прочность. Этот момент особенно критичен в медицине, при использовании искусственных аналогов в качестве своеобразных "заплаток" на участках миокарда (сердечной мышцы), которые были повреждены в ходе сердечного приступа (инфаркта миокарда). Ведь, если такая "заплатка" хуже проводит электричество, чем живая мышца, то будут возникать задержки в передаче электрического сигнала во всём органе. Это значит, что гибридная ткань не сможет развиваться и сокращаться в такт сердцу, будет мешать его нормальной работе.
Группа доктора Хадемхоссеини решила проблему электропроводности, а заодно и прочности ткани, добавив углеродные нанотрубки в гель, который способствует росту искусственной мышцы.
Далее учёным оставалось только посеять на этот питательный субстрат-каркас кардиомиоциты грызунов.
В своей статье в журнале ACS Nano исследователи сообщают, что их гибридная мышца не уступает в эластичности живому аналогу в организме крысы и хорошо себя показала в основной работе –синхронном сокращении.
Исследователи утверждают, что новый материал способен на многое из того, что присуще живой ткани и биологическим клеткам, например, он может реагировать на окружающую среду и её изменения. Искусственная ткань может плавать в воде, а также выполнять многие другие действия, которые легко запрограммировать, варьируя её форму и толщину.
Сейчас новой искусственной сердечной мышце необходимо пройтимногочисленные испытания на безопасность. Особое опасение медиков вызывает возможное присутствие следов токсичных металлических катализаторов, которые обычно используются при получении нанотрубок.
Какие бы результаты не показала медицинская экспертиза, исследователи уверены, что им удалось достичь новой высоты в создании искусственной мышечной ткани и что их наработки будут использованы при создании новых гибридных робототехнических систем.
Также по теме:
Биороботы научились двигаться за счёт сердечных клеток крысы
Учёные заставили синхронно сокращаться тысячи наномашин
Искусственные мышцы из вощёных углеродных нанотрубок поразили учёных своей прочностью
Американцы натренировали мышцы перед пересадкой в организм
Японцы создали гибридного робота, управляемого тутовым шелкопрядом
