據(jù)美國物理學(xué)家組織網(wǎng)9月26日(北京時(shí)間)報(bào)道,美國波士頓兒童醫(yī)院和麻省理工學(xué)院工程與材料專家通過納米技術(shù),用微細(xì)的金線制成了一種心臟補(bǔ)丁,大大提高了現(xiàn)有心臟補(bǔ)丁的導(dǎo)電性,其上的所有心肌細(xì)胞都能跳動(dòng)。研究人員希望這種補(bǔ)丁能幫助修復(fù)心臟病發(fā)作造成的心肌組織壞死。該論文發(fā)表在9月25日的《自然·納米技術(shù)》雜志網(wǎng)絡(luò)上。
論文中介紹,在工程心臟組織中添加金線能增強(qiáng)其導(dǎo)電性,是對(duì)現(xiàn)有納米補(bǔ)丁的改良。這種金納米線平均30納米粗,2微米至3微米長,肉眼幾乎無法看到。經(jīng)過培養(yǎng)之后,布滿金線的補(bǔ)丁上的心肌細(xì)胞變得更厚,排列得也更有組織。用電流刺激細(xì)胞,會(huì)產(chǎn)生一個(gè)明顯的電壓峰值,相鄰的心肌細(xì)胞束之間的電流活動(dòng)明顯提高。與之對(duì)比,沒有金納米線的補(bǔ)丁僅能產(chǎn)生微弱電流,使一束細(xì)胞跳動(dòng)。
波士頓兒童醫(yī)院生物材料與藥物遞送實(shí)驗(yàn)室的丹尼爾·克哈尼解釋說:“如果沒有金納米線的話,用電極刺激心臟補(bǔ)丁時(shí),它上面的細(xì)胞只有受到刺激的地方才會(huì)跳動(dòng),加入金納米線以后,許多細(xì)胞就會(huì)連在一起,即使受到刺激的地方相隔很遠(yuǎn),也會(huì)一起跳動(dòng)。這表明組織是導(dǎo)電的。”
實(shí)驗(yàn)還顯示,肌鈣蛋白Ⅰ(troponin Ⅰ)和連接蛋白43(connexin-43)的產(chǎn)量也提高了。肌鈣蛋白Ⅰ能與鈣結(jié)合并收縮,連接蛋白-43能在細(xì)胞之間形成電耦合,在心臟結(jié)構(gòu)形成和同步收縮方面起著重要作用。
克哈尼認(rèn)為,納米線技術(shù)可用于制造任何與電刺激相關(guān)的組織,包括腦組織和脊髓。選擇黃金作為線材是因?yàn)樗鼘?dǎo)電性強(qiáng),易于編織,也是一種人體可容忍材料;而且黃金纖維可以拉得很長,足夠通過整個(gè)材料基架以支持細(xì)胞,還可作為導(dǎo)電柵門。
經(jīng)過細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)后,研究小組打算用活動(dòng)物測試心臟補(bǔ)丁的功能,以進(jìn)一步掌握納米線是怎樣加強(qiáng)了電流信號(hào)和細(xì)胞間連接。目前,他們正計(jì)劃把這種補(bǔ)丁用于心臟病人的臨床試驗(yàn)。
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