Rozrusznik genetyczny jest zasilany światłem. Bezpłatne wiadomości z biblioteki technicznej

NOWOŚCI NAUKI I TECHNOLOGII, NOWOŚĆ W ELEKTRONIKI
Bezpłatna biblioteka techniczna / Kanał wiadomości

Rozrusznik genetyczny zasilany światłem

16.07.2015

Chociaż rozruszniki serca ratują wiele istnień – według statystyk ponad 3 miliony ludzi na świecie nosi takie urządzenia – ich stosowanie wiąże się z pewnymi niedogodnościami. Stymulator lub sztuczny rozrusznik pomaga przywrócić normalną częstotliwość i okresowość skurczów serca - w przeciwnym razie zaburzenia rytmu mogą prowadzić do dość poważnych konsekwencji dla całego organizmu, aż do śmierci. Ale aby rozrusznik działał, jego elektrody muszą być wszczepione w serce, przewody z nich muszą być podłączone do generatora impulsów, który wszczepia się pod skórę.

Z biegiem czasu rozruszniki serca stały się mniejsze i stało się możliwe wprowadzanie elektrod z przewodami do serca za pomocą cewnika po prostu przez żyły. Jednak bez względu na to, jak mały jest stymulator i jak cienkie są jego przewody, nadal wymaga wymiany baterii, co oznacza nieuniknioną operację, choć niewielką. Ponadto przewody z elektrodami docierające do serca mogą się zużywać i co jakiś czas trzeba je wymieniać. Z drugiej strony, ze względu na konieczność przeciągania przewodów, nie możemy umieścić stymulatora w dowolnym miejscu i nie możemy wykorzystać wielu punktów do stymulacji. Samo serce nie zawsze „lubi” być pobudzane przez urządzenie zewnętrzne. Wreszcie, jeśli mówimy o dzieciach, to nie zawsze w ogóle jest możliwe założenie sztucznego rozrusznika.

Udi Nussinovitch i Lior Gepstein z Technion Israel Institute of Technology opracowali rodzaj rozrusznika serca, który nie ma przewodów, elektrod, baterii i który dosłownie działa w świetle. W rzeczywistości nie ma w ogóle stymulanta w postaci urządzenia zewnętrznego – naukowcy wprowadzili do komórek serca modyfikację optogenetyczną, która umożliwiła kontrolowanie skurczów serca. Ogólne znaczenie metod optogenetycznych polega na tym, że do komórki wprowadzany jest gen światłoczułego białka - takie białko, po zintegrowaniu z błoną komórkową, otwiera kanały jonowe w błonie w odpowiedzi na impuls świetlny. A jak wiemy, to redystrybucja jonów po obu stronach membrany wytwarza impuls elektrochemiczny. Optogenetyka znalazła najszersze zastosowanie w neurobiologii: wprowadzając światłoczułe białko do neuronu, możemy dowolnie, za pomocą sygnałów świetlnych, wygenerować sygnał w łańcuchu neuronów.

Ale przecież rytm serca zależy również od impulsów elektrochemicznych (przypomnijmy, że chociaż w sercu znajdują się włókna autonomicznego układu nerwowego, niektóre specjalne komórki mięśnia sercowego mogą same generować rytmiczne sygnały, tworząc tak zwany układ przewodzący serca) . I nic nie stoi na przeszkodzie wprowadzeniu do serca mechanizmu optogenetycznego.

Naukowcy właśnie to zrobili: za pomocą specjalnego „udomowionego” wirusa wprowadzili do komór serca szczurów wrażliwe na światło białko ChR2 (channelrodopsyna-2), które reaguje na światło niebieskie. (Jednokomórkowe zielone algi, takie jak Chlamydomonas, wykorzystują to białko, aby znaleźć jaśniejsze miejsca.) Autorzy piszą, że mogli dostroić tętno zwierząt za pomocą niebieskich błysków. Wirus umożliwia dostarczanie białka do różnych części mięśnia sercowego, dzięki czemu można z większą wydajnością kontrolować pracę serca, ponieważ wiele komórek z różnych miejsc jednocześnie reaguje na sygnał z zewnątrz.

Do „włączenia” optoproteiny nie są potrzebne żadne elektrody: niebieskie światło z zewnątrz, choć dość słabo penetruje żywe tkanki, nadal może dotrzeć do serca. Ale - tylko jeśli mówimy o szczurze. U mniej lub bardziej dużego zwierzęcia, nie wspominając o człowieku, serce leży głębiej, więc tutaj trzeba pomyśleć o tym, jak długo fala świetlna może do niego dotrzeć i odpowiednio, jakie światłoczułe białko będzie potrzebne. Obszary widma w kolorze czerwonym i podczerwonym mogą być tutaj odpowiednie, a jeśli chodzi o eksperymenty z naczelnymi, to właśnie te długości fal zostaną użyte.

Warto jednak zauważyć, że istnieją inne podejścia do tworzenia bezprzewodowego rozrusznika serca. Około rok temu pisaliśmy o rozwoju pracowników Uniwersytetu Stanforda, którzy zaproponowali wspomaganie pracy rozrusznika za pomocą generatora fal elektromagnetycznych zlokalizowanego właśnie na powierzchni ciała. Inny pomysł należy do badaczy z University of Illinois w Urbana-Champaign – udało im się sprawić, by rozrusznik działał z samego mięśnia sercowego, dzięki energii jego skurczów. Ale oczywiście podejście optogenetyczne wygląda najbardziej radykalnie – w ogóle nie ma potrzeby wszczepiania żadnego urządzenia do serca.

<< Powrót: Budynek biurowy można wydrukować w 3D 16.07.2015

>> Naprzód: Macierze Flash NetApp AFF8000 15.07.2015

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Otwarto najwyższe obserwatorium astronomiczne na świecie 04.05.2024

Odkrywanie kosmosu i jego tajemnic to zadanie, które przyciąga uwagę astronomów z całego świata. Na świeżym powietrzu wysokich gór, z dala od miejskiego zanieczyszczenia światłem, gwiazdy i planety z większą wyrazistością odkrywają swoje tajemnice. Nowa karta w historii astronomii otwiera się wraz z otwarciem najwyższego na świecie obserwatorium astronomicznego - Obserwatorium Atacama na Uniwersytecie Tokijskim. Obserwatorium Atacama, położone na wysokości 5640 metrów nad poziomem morza, otwiera przed astronomami nowe możliwości w badaniu kosmosu. Miejsce to stało się najwyżej położonym miejscem dla teleskopu naziemnego, zapewniając badaczom unikalne narzędzie do badania fal podczerwonych we Wszechświecie. Chociaż lokalizacja na dużej wysokości zapewnia czystsze niebo i mniej zakłóceń ze strony atmosfery, budowa obserwatorium na wysokiej górze stwarza ogromne trudności i wyzwania. Jednak pomimo trudności nowe obserwatorium otwiera przed astronomami szerokie perspektywy badawcze. ... >>

Sterowanie obiektami za pomocą prądów powietrza 04.05.2024

Rozwój robotyki wciąż otwiera przed nami nowe perspektywy w zakresie automatyzacji i sterowania różnymi obiektami. Niedawno fińscy naukowcy zaprezentowali innowacyjne podejście do sterowania robotami humanoidalnymi za pomocą prądów powietrza. Metoda ta może zrewolucjonizować sposób manipulowania obiektami i otworzyć nowe horyzonty w dziedzinie robotyki. Pomysł sterowania obiektami za pomocą prądów powietrza nie jest nowy, jednak do niedawna realizacja takich koncepcji pozostawała wyzwaniem. Fińscy badacze opracowali innowacyjną metodę, która pozwala robotom manipulować obiektami za pomocą specjalnych strumieni powietrza, takich jak „palce powietrzne”. Algorytm kontroli przepływu powietrza, opracowany przez zespół specjalistów, opiera się na dokładnym badaniu ruchu obiektów w strumieniu powietrza. System sterowania strumieniem powietrza, realizowany za pomocą specjalnych silników, pozwala kierować obiektami bez uciekania się do siły fizycznej ... >>

Psy rasowe chorują nie częściej niż psy rasowe 03.05.2024

Dbanie o zdrowie naszych pupili to ważny aspekt życia każdego właściciela psa. Powszechnie uważa się jednak, że psy rasowe są bardziej podatne na choroby w porównaniu do psów mieszanych. Nowe badania prowadzone przez naukowców z Texas School of Veterinary Medicine and Biomedical Sciences rzucają nową perspektywę na to pytanie. Badanie przeprowadzone w ramach projektu Dog Aging Project (DAP) na ponad 27 000 psów do towarzystwa wykazało, że psy rasowe i mieszane były na ogół jednakowo narażone na różne choroby. Chociaż niektóre rasy mogą być bardziej podatne na pewne choroby, ogólny wskaźnik rozpoznań jest praktycznie taki sam w obu grupach. Główny lekarz weterynarii projektu Dog Aging Project, dr Keith Creevy, zauważa, że istnieje kilka dobrze znanych chorób, które występują częściej u niektórych ras psów, co potwierdza pogląd, że psy rasowe są bardziej podatne na choroby. ... >>

Płytki drukowane nadające się do recyklingu 03.05.2024

Elektronika odgrywa kluczową rolę w dzisiejszym świecie, ale towarzyszący jej wzrost ilości elektroodpadów zagraża środowisku. W odpowiedzi na ten problem naukowcy z Uniwersytetu Waszyngtońskiego opracowali innowacyjną technologię, która może zmienić potoczne poglądy na temat recyklingu płytek drukowanych. Zespół kierowany przez naukowców z Uniwersytetu Waszyngtońskiego stworzył witrimerową płytkę drukowaną, która ma wyjątkową zdolność do wielokrotnego recyklingu. Wykorzystując zaawansowane, przyjazne dla środowiska polimery, naukowcy opracowali materiał, który za pomocą specjalnego rozpuszczalnika można przekształcić w galaretowatą substancję. Otwiera to drogę do ponownego użycia i recyklingu płytek PCB bez znaczącej utraty jakości. Płytki drukowane Vitrimer (vPCB) stanowią znaczący postęp w zakresie zrównoważonego rozwoju środowiska. W przeciwieństwie do konwencjonalnych tworzyw sztucznych, które są podatne na degradację podczas wielokrotnego recyklingu, witrimer galaretowaty zachowuje swoje właściwości ... >>

Maszyna do przerzedzania kwiatów w ogrodach 02.05.2024

We współczesnym rolnictwie postęp technologiczny ma na celu zwiększenie efektywności procesów pielęgnacji roślin. We Włoszech zaprezentowano innowacyjną maszynę do przerzedzania kwiatów Florix, zaprojektowaną z myślą o optymalizacji etapu zbioru. Narzędzie to zostało wyposażone w ruchome ramiona, co pozwala na łatwe dostosowanie go do potrzeb ogrodu. Operator może regulować prędkość cienkich drutów, sterując nimi z kabiny ciągnika za pomocą joysticka. Takie podejście znacznie zwiększa efektywność procesu przerzedzania kwiatów, dając możliwość indywidualnego dostosowania do specyficznych warunków ogrodu, a także odmiany i rodzaju uprawianych w nim owoców. Po dwóch latach testowania maszyny Florix na różnych rodzajach owoców wyniki były bardzo zachęcające. Rolnicy, tacy jak Filiberto Montanari, który używa maszyny Florix od kilku lat, zgłosili znaczną redukcję czasu i pracy potrzebnej do przerzedzania kwiatów. ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum

Zbiornik bombardowany balonami 14.08.2010

Zbiornik w Kalifornii (USA), z którego zaopatrywany jest w wodę obszar Los Angeles liczący 600 tys. mieszkańców, został pokryty warstwą czarnych pustych plastikowych kulek.

Faktem jest, że naturalne związki bromu przedostają się do zbiornika z gleby. Reagując z chlorem, który dezynfekuje wodę, brom pod wpływem światła słonecznego tworzy związki rakotwórcze.

Początkowo zamierzali spuścić wodę i oczyścić dno bromu, ale taniej okazało się pokrycie lustra zbiornika o powierzchni 4 hektarów czarnym ekranem. Jednocześnie zmniejszają się straty wody spowodowane parowaniem. Około trzech milionów piłek wyniesiono w dużych workach i wrzucono do stawu.

Zobacz całość Archiwum wiadomości z nauki i techniki, nowa elektronika

Wszystkie języki tej strony

Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn