دستگاه شبیه ساز سکته قلبی ساخته شد

محققان دستگاهی ساخته اند که می تواند اجزای کلیدی حمله قلبی که انفارکتوس میوکارد(سکته قلبی) نیز نامیده می شود را در یک سیستم عملی و ساختار یافته شبیه سازی کند.

به گزارش تک ناک، محققان امیدوارند که روزی این دستگاه بتواند برای آزمایش داروهای جدید قلب موثر واقع شود.

تیم تحقیقاتی دانشگاه کالیفرنیای جنوبی آلفرد ای.مان با همکاری دپارتمان مهندسی زیست پزشکی در ایالات متحده،این ابزار را ساخته اند که به حمله قلبی بر روی تراشه معروف است.

درک حمله قلبی از طریق شبیه سازی

مگان مک کین، دانشیار مهندسی پزشکی و زیست شناسی سلول های بنیادی و پزشکی بازساختی گفت:این دستگاه ما را قادر می سازد تا به راحتی تغییرات قلب پس از حمله قلبی را درک کنیم.سپس،ما و دیگران می‌توانیم موثرترین داروهایی را که برای محدود کردن تخریب بیشتر بافت قلب که ممکن است پس از حمله قلبی رخ دهد،تولید و آزمایش کنیم.

بیماری قلبی علت اصلی مرگ و میر در آمریکا

بیماری قلبی علت اصلی مرگ و میر در آمریکا است. این بیماری در سال 2020 باعث مرگ 700هزار نفر در ایالات متحده شد.شایع ترین نوع بیماری قلبی، بیماری عروق کرونر است که می تواند منجر به حمله قلبی شود.حدود 18.2 میلیون بزرگسال آمریکایی مبتلا به بیماری عروق کرونر هستند.حمله قلبی زمانی رخ می دهد که چربی، کلسترول یا دیگر رسوبات جریان خون و اکسیژن را به قلب کاهش می دهند.

حتی اگر بیمار از حمله قلبی جان سالم به در ببرد، این احتمال وجود دارد که فرد همچنان فرتوت و بیمار باقی بماند و ممکن است در آینده در اثر نارسایی قلبی جان خود را از دست بدهد.دلیل این امر این است که سلول های قلب مانند سایر سلول های ماهیچه ای بازسازی نمی شوند.جای زخم نیز می تواند گسترش پیدا کند که همین موضوع باعث ضعیف شدن عضلات قلب می شود.

محققان به طور کامل نمی‌دانند که چگونه سلول‌های قلب در بخش سالم و آسیب‌دیده قلب پیام‌ها را به یکدیگر منتقل می‌کنند و چگونه پس از حمله قلبی تغییر می‌کنند.مک کین و رکسیوس هال امیدوارند که دستگاهشان به کشف برخی از اسرار آنچه پس از حمله قلبی رخ می دهد کمک کند.

رکسیوس هال گفت:اساساً ما به دنبال الگویی برای درک بهتر آسیب های ناشی از حمله ی قلبی هستیم.

دستگاه میکروسیال

حمله قلبی در یک تراشه،دستگاهی میکروسیال مربعی شکل است که کمی بزرگتر از یک چهارم قلب است.این دستگاه میکروسیال ابزاری در مقیاس کوچک و شفاف است که مایع را در درون خود پردازش می کند. ابعاد آن 22 میلی متر در 22 میلی متر است و از یک پلیمر لاستیک مانند به نام PDMS ساخته شده است و دارای دو کانال در دو طرف خود است که گازها از طریق آنها جریان می یابد.

در بالای پایه یک لایه نازک از پلیمر PDMS وجود دارد که متخلخل است تا اکسیژن بتواند از آن عبور کند.در لایه بالایی، یک لایه میکرو پروتئین وجود دارد.محققان این دستگاه را در قالبی مشابه با تقلید از ساختار قلب انسان ایجاد کردند.مک‌کین گفت: این الگو به شکل و ساختار هم تراز سلول هایی که ما در قلب خود داریم طراحی شده است.بخش نهایی این ابزار شامل سلول های قلب جوندگان است که در بالای پروتئین رشد می کنند.

برای اینکه محققان بتوانند حمله قلبی را شبیه سازی کنند، گاز هم با اکسیژن و هم بدون اکسیژن از هر کانال دستگاه میکروسیال پخش شد.مک‌کین گفت،این فرآیند شباهت مشابهی به حمله قلبی ایجاد می‌کند،زیرا ما این قلب را روی یک تراشه در معرض شیب اکسیژن قرار می‌دهیم، شبیه به آنچه واقعاً در یک حمله قلبی اتفاق می‌افتد.

محققان می توانند تفاوت های عملی که پس از حمله قلبی رخ می دهد را با مشاهده دستگاه میکروسیال زیر میکروسکوپ مشاهده کنند،زیرا این دستگاه شبیه ساز حمله قلبی است.این مشاهده می تواند به آنها کمک کند تا به دنبال تغییراتی مانند آریتمی،در ضربان قلب نامنظم باشند.

این دستگاه می تواند به محققان اجازه دهد تا تغییرات بافت قلب شبیه سازی شده را در زمان واقعی تماشا کنند،کاری که با الگوهای حیوانی انجام شدنی نیست.مک‌کین گفت:تصور اینکه در آینده ای نزدیک دستگاه ما بر زندگی بیماران،به‌ویژه برای حملات قلبی که بسیار شایع هستند، تاثیر مثبتی دارد،بسیار هیجان انگیز و ارزشمند است.

در آینده، محققان می‌خواهند این الگو را دقیق‌تر و پیچیده‌تر کنند.آنها امیدوارند که به سلول‌های ایمنی یا سلول‌هایی را که پس از حمله قلبی زخم می شوند،فیبروبلاست(سلول های تولید کننده کلاژن)اضافه کنند تا آنچه که در زمان حمله قلبی و بعد از آن اتفاق می‌افتد را تجزیه و تحلیل کنند.

همچنین این تیم تحقیقاتی امیدوار است که این الگوی کوچک در آینده فرصت و جایگاهی برای آزمایش داروهای جدید قلب فراهم کند.