พลังงานไฟฟ้าที่ใช้ในการขับเคลื่อนรถไฟ

โรคหัวใจและหลอดเลือดเป็นหนึ่งในปัญหาสุขภาพที่สำคัญทั่วโลก โดยเฉพาะอย่างยิ่งเนื่องจากหัวใจไม่สามารถซ่อมแซมตัวเองได้ หากเซลล์คาร์ดิโอไมโอไซต์สูญเสียไปจากการบาดเจ็บหรือโรค พวกมันจะมีความสามารถในการสร้างใหม่เพียงเล็กน้อยเท่านั้น นักวิทยาศาสตร์พยายามพัฒนาวิธีสร้างหัวใจขึ้นมาใหม่โดยใช้คาร์ดิโอไมโอไซต์ที่เติบโตจากเซลล์ของผู้ป่วยที่นำมาจากผิวหนังหรือเลือด เพื่อให้ประสบความสำเร็จ cardiomyocytes เหล่านี้จำเป็นต้องตอบสนองและรวมเข้ากับกล้ามเนื้อหัวใจโดยรอบ แต่ในปัจจุบัน cardiomyocytes ของมนุษย์ที่ยังไม่บรรลุนิติภาวะและการเต้นที่ผิดปกติซึ่งเป็นผลมาจากสเต็มเซลล์ได้จำกัดประโยชน์ของพวกมันสำหรับยาปฏิรูปและการวิจัยทางชีววิทยา "เราได้ค้นพบสิ่งที่น่าตื่นเต้น" Vunjak-Novakovic กล่าว "เราใช้การกระตุ้นด้วยไฟฟ้าเพื่อทำให้เซลล์เหล่านี้เติบโต ควบคุมการทำงานที่หดตัว และปรับปรุงความสามารถในการเชื่อมต่อระหว่างกัน อันที่จริง เราฝึกเซลล์ให้ใช้รูปแบบการเต้นของหัวใจ ปรับปรุงการจัดระเบียบของโปรตีนหัวใจที่สำคัญ และ ช่วยให้เซลล์มีลักษณะเหมือนผู้ใหญ่มากขึ้นการปรับสภาพล่วงหน้านี้เป็นขั้นตอนสำคัญในการสร้างเซลล์ที่แข็งแรงซึ่งมีประโยชน์สำหรับการใช้งานที่หลากหลายรวมถึงการศึกษาชีววิทยาของ cardiomyocyte การทดสอบยา และการรักษาด้วยสเต็มเซลล์ และเราคิดว่า รถไฟ วิธีการของเรา อาจนำไปสู่การลดภาวะหัวใจเต้นผิดจังหวะระหว่างการฟื้นฟูหัวใจด้วยเซลล์" Vunjak-Novakovic ทำงานร่วมกับ George Eng และ Benjamin Lee ซึ่งทั้งคู่เพิ่งได้รับปริญญาเอกจากภาควิชาวิศวกรรมชีวการแพทย์ พวกเขายังเป็นนักศึกษา MD และผู้เขียนร่วมของการศึกษา ทีมงานได้ขยายเซลล์คาร์ดิโอไมโอไซต์ที่ได้จากสเต็มเซลล์ของมนุษย์ และออกแบบให้เป็นโครงสร้างสามมิติ จากนั้นพวกเขาก็เปิดเผยโครงสร้างเหล่านี้กับสัญญาณไฟฟ้าที่เลียนแบบหัวใจที่แข็งแรงภายในเวลาเพียงหนึ่งสัปดาห์ พวกเขาแสดงให้เห็นว่าการกระตุ้นด้วยไฟฟ้านี้เพิ่มการเชื่อมต่อของ cardiomyocyte และความสม่ำเสมอของการหดตัวของกล้ามเนื้อ นักวิจัยวางแผนที่จะทำการศึกษาขั้นพื้นฐานเกี่ยวกับวิธีการที่หัวใจที่ยังไม่บรรลุนิติภาวะพัฒนาฟังก์ชันการเต้นของมัน และเพื่อตรวจสอบว่า cardiomyocytes "ปรับอากาศ" จะมีความสามารถในการรวมเข้ากับกล้ามเนื้อหัวใจได้อย่างราบรื่นและให้ฟังก์ชันการเต้นที่ประสานกันหรือไม่ Vunjak-Novakovic กล่าวว่า "หัวใจเป็นอวัยวะที่มีความซับซ้อนอย่างน่าทึ่ง โดยมีเซลล์ประมาณ 3 พันล้านเซลล์ที่เต้นพร้อมกันเพื่อตอบสนองต่อสัญญาณไฟฟ้า" Vunjak-Novakovic ตั้งข้อสังเกต "ความสามารถของเราในการสรุปชีววิทยาโดยใช้เครื่องมือวิศวกรรมชีวภาพยังคงขับเคลื่อนงานของเราและเป็นแหล่งของแรงบันดาลใจ เรามักได้รับการเตือนว่านี่อาจเป็นเวลาที่ดีที่สุดในการทำวิจัยด้านวิศวกรรมชีวการแพทย์!" เบนจามิน ลี กล่าวเสริมว่า "ในฐานะนักศึกษาทั้งด้านวิศวกรรมศาสตร์และการแพทย์ ฉันสนใจเป็นพิเศษว่าคาร์ดิโอไมโอไซต์ที่ปรับสภาพด้วยไฟฟ้าสามารถนำมาใช้ในบริบททางคลินิกได้อย่างไร"