Ученым удалось искусственно имитировать клетки сердечной мышцы

Ученые впервые смогли искусственно воспроизвести ионную сигнализацию клеток сердечной мышцы. Исследователи из Университета Линкольна создали для этого органическую электронную систему на основе проводящих пластиков. Работа, опубликованная в журнале Nature Communications, может в будущем привести к появлению более совершенных сердечных имплантатов, протезов и биосенсоров.

За всю жизнь сердце человека сокращается примерно 2,6 миллиарда раз, работая без остановки. Эта непрерывная деятельность обеспечивается движением ионов калия, натрия и кальция через клеточные мембраны. Именно этот процесс запускает электрический импульс – потенциал действия, который вызывает сокращение сердечной мышцы и перекачивание крови. Однако воспроизвести такую систему искусственно оказалось непросто. Особенность клеток сердца заключается в том, что кальциевые каналы работают медленнее натриевых и калиевых. Традиционная электроника рассчитана на высокие скорости, поэтому плохо подходит для моделирования подобных процессов.

В результате команда разработала искусственную клетку сердечной мышцы из проводящего пластика, способную воспроизводить потенциал действия, характерный для настоящих сердечных клеток. Ранее эта же группа уже создавала искусственные нервные клетки, имитирующие работу нейронов. Исследователи считают, что технология позволит лучше изучить свойства материалов, необходимых для воспроизведения биологических сигналов, а также поможет создать новые биоэлектронные интерфейсы. Такие системы могут использоваться для изучения влияния уровня ионов или pH на электрическую активность сердца.

В перспективе технология может привести к созданию миниатюрных кардиостимуляторов, имплантатов для активации мышц и сенсоров, способных заранее выявлять нарушения работы сердца. Однако для этого ученым еще предстоит решить важную задачу – научить искусственные клетки принимать сигналы от живых клеток и передавать их дальше.