Сердцу не прикажешь

05.11.2016

Несколько лет назад так называемые "органы на чипе" - миниатюрные технологические платформы и соответствующее программное обеспечение, позволяющие моделировать механические и молекулярные характеристики человеческих органов - стали реальностью. Ученые Гарвардского университета создали устройство, где в двух разделенных пористой мембраной каналах с культуральной жидкостью, имитирующей окружающую среду человеческого организма, находились живые клетки и ткани человека, которые подвергались анализу в реальном времени.

Весной этого года биоинженеры университета Торонто показали уже гораздо более сложную платформу под названием AngioChip, которая представляет собой трехмерную структуру для выращивания ткани, имитирующей функции здорового человеческого организма. AngioChip сделан из тонких слоев полимера, создающих 3D-структуру, и каждый слой покрыт рисунком из каналов, ширина которых составляет всего 50-100 микрометров. Новое устройство, хотя и явилось значительным шагом на пути полностью функциональных "органов на чипе", не решило проблему высокой себестоимости их производства, а также сложности извлечения данных в связи с использованием микроскопов и высокоскоростных камер.

За дело опять взялись специалисты Гарвардского университета. Им удалось разработать жидкие материалы для 3D-печати, которые позволили автоматизировать процесс производства довольно сложных устройств. В частности ученые создали шесть видов материалов, которые в состоянии заменить структуру ткани сердца человека. Внутрь материалов встраиваются мягкие датчики, реагирующие на сокращения тканей и помогающие определить их реакцию на стресс и на долгосрочное воздействие токсинов. Печать устройств из этих материалов происходит посредством непрерывного автоматизированного процесса, что существенно сокращает расходы.

Устройства помогут ученым лучше понять постепенные изменения, происходящие в сердечной ткани в процессе развития и созревания, которые до сих пор остаются неизученными из-за отсутствия неинвазивных методов изучения работы ткани.

<< Назад: Бактерии предохранят фундамент от проседания 06.11.2016

>> Вперед: Платформа Maxim hSensor для разработки носимых электронных устройств 05.11.2016

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Впервые преоодолена передача ВИЧ от матери к ребенку 02.01.2026

Проблема вертикальной передачи ВИЧ - от матери к ребенку - остается одной из ключевых задач глобальной медицины. Недавний отчет Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) демонстрирует историческое достижение: Бразилия впервые в своей истории полностью преодолела этот путь передачи вируса. Страна стала 19-й в мире и первой с населением более 100 миллионов человек, которая достигла такого результата. Достижения Бразилии основаны на комплексных медицинских программах, обеспечивающих своевременный доступ к диагностике и терапии для всех слоев населения. ВОЗ официально подтвердило, что уровень передачи ВИЧ от матери к ребенку снизился до менее двух процентов. Более 95% беременных женщин в стране получают регулярный скрининг на ВИЧ и необходимое лечение в рамках стандартного ведения беременности. Изначально программа тестировалась в крупных муниципалитетах и штатах с населением более 100 тысяч человек, а затем была масштабирована на всю страну. Такой подход позволил унифицировать ста ...>>

Нанослой германия увеличивает эффективность солнечных батарей на треть 02.01.2026

Разработка высокоэффективных солнечных батарей остается одной из ключевых задач современной энергетики. Недавнее исследование южнокорейских ученых позволило повысить производительность тонкопленочных солнечных элементов почти на 30%, что открывает новые перспективы для возобновляемых источников энергии, гибкой электроники и сенсорных устройств. Команда исследователей сосредоточилась на элементах на основе моносульфида олова (SnS) - нетоксичного и доступного материала, который идеально подходит для гибких солнечных панелей. До настоящего времени эффективность SnS-устройств оставалась низкой из-за проблем на границе контакта с металлическим электродом. В этой области возникали структурные дефекты, диффузия элементов и электрические потери, что существенно ограничивало возможности таких батарей. "Этот интерфейс был главным барьером для достижения высокой производительности", - отмечает профессор Джейонг Хо из Национального университета Чоннам. Для решения этих проблем ученые предлож ...>>

Электростатическое решение для борьбы с льдом и инеем 01.01.2026

Борьба с льдом и инеем на транспортных средствах и критически важных поверхностях зимой остается сложной и затратной задачей. Ученые из Virginia Tech разработали инновационную технологию, способную разрушать лед и иней без использования тепла или химических реагентов, что открывает новые возможности для безопасной и экологичной зимней эксплуатации транспорта. Исследователи обнаружили, что лед и иней образуют кристаллическую решетку с так называемыми ионными дефектами - заряженными участками, способными перемещаться под воздействием электрического поля. Эти дефекты являются ключом к управлению прочностью льда и его удалением с поверхностей. Когда на замерзшую поверхность подается положительный электрический заряд, отрицательные ионные дефекты притягиваются к источнику поля. Это вызывает разрушение кристаллической решетки льда, в результате чего часть льда буквально "отскакивает" от поверхности. Такой эффект позволяет удалять лед без применения внешнего тепла или химических средств ...>>

Древний лед Антарктики 01.01.2026

Изучение древних ледниковых слоев - один из самых надежных способов понять, как формировался климат Земли и как он может изменяться в будущем. Недавнее открытие международной группы исследователей в Антарктике дает уникальную возможность заглянуть на миллионы лет назад и получить ценную информацию о атмосфере нашей планеты. В районе Аллан-Хиллс ученые пробурили керны древнего льда и обнаружили слои, возраст которых оценивается примерно в 6 миллионов лет. Это старейший лед, когда-либо найденный на Земле и датированный напрямую, что делает находку беспрецедентной в истории климатологии. Особое значение имеют крошечные пузырьки воздуха, запечатленные в ледяных кристаллах. Они служат настоящими "капсулами времени", сохраняя состав атмосферы прошлого. Анализ этих пузырьков позволяет восстановить климатические условия древней Земли, когда средние температуры были выше современных, а уровень океанов значительно выше нынешнего. Древние ледяные керны можно рассматривать как подробные х ...>>

Нано-уровень управления светом 31.12.2025

Современная нанофотоника стремится превратить свет в инструмент точного управления на микроскопическом уровне. Недавние исследования международной команды ученых открывают новые возможности в этой области, позволяя манипулировать светоматериальными волнами на наноуровне с беспрецедентной точностью. Такие достижения могут стать ключом к созданию сверхбыстрых коммуникационных систем и высокочувствительных сенсоров. В центре внимания исследователей оказались гиперболические фонон-поляритоны - особый тип волн, возникающих при взаимодействии света с колебаниями вещества. Эти волны способны концентрировать свет в пространственных масштабах, значительно меньших длины его волны, что позволяет создавать устройства с высокой плотностью интеграции и повышенной функциональностью. Работа велась совместно учеными из Шанхайского транспортного университета, Национального центра нанонауки и технологий Китая, а также коллегами из Испании. Они предложили двухэтапную схему возбуждения волн: сначала ...>>

Случайная новость из Архива Выключатель тревоги и депрессии в мозге 14.11.2025 Понимание того, каким образом мозг формирует тревогу и устойчивые депрессивные состояния, остается одной из ключевых задач современной нейробиологии. Хотя влияние миндалевидного тела на эмоциональные реакции известно уже десятилетиями, ученые продолжают открывать тонкие механизмы, регулирующие эти процессы на уровне отдельных нейронных сетей. Недавняя работа исследователей из Института нейронаук в Испании предлагает особенно убедительное объяснение того, как мозг может включать или отключать тревожность, буквально используя специфическую группу клеток. Команда под руководством нейробиолога Хуана Лермы обнаружила, что в миндалевидном теле существует популяция нейронов, дисбаланс в работе которых сам по себе способен спровоцировать патологическое поведение. Это позволило ученым показать, что эмоции могут зависеть не от глобальных изменений в мозге, а от небольшой по численности, но критически важной цепочки клеток, чья активность определяет восприимчивость к страху, социальную изоляцию и депрессивные реакции. Ключевой ролью в механизме, описанном исследователями, обладает ген Grik4. Он кодирует рецептор GluK4, возбуждающий нейроны. У мышей, у которых экспрессия Grik4 была искусственно повышена, наблюдались выраженная тревожность, избегание открытых пространств и отказ от контактов с незнакомыми особями. Такая гиперактивность, как показали эксперименты, нарушала баланс в сети, связывающей базолатеральную миндалевидную структуру (БМС), выступающую в роли эмоционального усилителя, и центролатеральную миндалевидную структуру (ЦЛС), где тормозные нейроны регулируют реакции страха. Пытаясь понять, почему именно эта сеть вызывает столь выраженные расстройства, ученые выделили в ЦЛС группу так называемых активирующих нейронов. Они служат посредниками, передавая эмоциональные сигналы далее по цепи. Когда нейроны БМС находились в состоянии перегрузки, активирующие клетки приходили в чрезмерное возбуждение, тогда как рядом расположенные нейроны поздней активации, наоборот, переставали работать. Потеря синхронности разрушала нормальное функционирование сети и приводила к усилению тревоги. Важным шагом исследования стало использование генетического редактирования, благодаря которому специалисты смогли стабилизировать уровень Grik4 исключительно в БМС. Этот точечный подход восстановил коммуникацию между группами нейронов. Мыши, которые раньше прятались и демонстрировали стрессовую модель поведения, начали осваивать открытые пространства, а результаты поведенческих тестов подтвердили нормализацию эмоциональных реакций. Успех был повторен и на полевых мышах, природно склонных к тревожности, что позволило авторам говорить о широте обнаруженного механизма. Несмотря на впечатляющий эффект, некоторые симптомы у животных сохранялись. В частности, у них оставались трудности с распознаванием объектов. Это наблюдение позволило авторам предположить, что когнитивные нарушения, связанные с памятью, могут возникать вне миндалевидного тела - например, в гиппокампе. Таким образом, новая работа подчеркивает, что мозг представляет собой систему взаимосвязанных структур, ни одна из которых не функционирует полностью автономно. Значимость исследования усиливает тот факт, что нарушения глутаматной сигнализации, регулируемой Grik4, связывают с такими тяжелыми состояниями, как аутизм, шизофрения и биполярное расстройство. Вариации человеческой версии этого гена уже были обнаружены у пациентов с подобными диагнозами, что делает результаты испанской группы особенно актуальными. Если дальнейшие исследования подтвердят существование аналогичного механизма у людей, можно ожидать разработки новых терапевтических стратегий, ориентированных на конкретные нейронные цепи.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025