მკვლევრებმა შეიმუშავეს მოწყობილობა, რომელსაც შეუძლია მიბაძოს გულის შეტევის ასპექტებს იმ იმედით, რომ ამას გამოიყენებენ მოწყობილობას გულის ახალი მედიკამენტების შესამოწმებლად და შემუშავებისთვის. სამხრეთ კალიფორნიის უნივერსიტეტის ბიოსამედიცინო ინჟინერიის დეპარტამენტის მკვლევარმა ჯგუფმა შექმნა ინსტრუმენტი, რომელსაც ისინი უწოდებენ „გულის შეტევას ჩიპზე“.
გულის შეტევის გაგება სიმულაციის საშუალებით
მოწყობილობას შეუძლია გულის შეტევის ძირითადი კომპონენტების სიმულაცია, რომელსაც ასევე უწოდებენ მიოკარდიუმის ინფარქტს, პრაქტიკულ, სტრუქტურირებულ სისტემაში. მკვლევრები იმედოვნებენ, რომ ის ერთ მშვენიერ დღეს გახდება ახალი გულის წამლების ტესტირების ადგილი.
„ეს საშუალებას გვაძლევს უფრო ნათლად გავიგოთ, როგორ იცვლება გული გულის შეტევის შემდეგ. შეგვიძლია შევქმნათ და გამოვცადოთ წამლები, რომლებიც ყველაზე ეფექტური იქნება გულის ქსოვილის შემდგომი დეგრადაციის შესაზღუდად, რაც შეიძლება მოხდეს ინფარქტის შემდეგ“, - თქვა მეგან მაკკეინმა.
გულის დაავადება არის სიკვდილიანობის მთავარი მიზეზი აშშ-ში
გულის დაავადება ამერიკაში სიკვდილიანობის მთავარი მიზეზია. ამ დაავადებამ 2020 წელს აშშ-ში თითქმის 700,000 ადამიანის სიკვდილი გამოიწვია. გულის დაავადების ყველაზე გავრცელებული ტიპია კორონარული არტერიის დაავადება, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს გულის შეტევა. დაახლოებით 18,2 მილიონ ამერიკელ ზრდასრულ ადამიანს აქვს კორონარული არტერიის დაავადება. გულის შეტევა ხდება მაშინ, როდესაც ცხიმი, ქოლესტერინი ან სხვა დეპოზიტები ამცირებს სისხლისა და ჟანგბადის ნაკადს გულში.
თუ პაციენტი გადაურჩა გულის შეტევას, არსებობს შანსი, რომ ინდივიდი მაინც იყოს დაღლილი, ავადმყოფი და შესაძლოა მოკვდეს მომავალი გულის უკმარისობით. ამის მიზეზი არის ის, რომ გულის უჯრედები არ აღდგება სხვა კუნთოვანი უჯრედების მსგავსად. ასევე შეიძლება განვითარდეს ნაწიბურები, რაც ასუსტებს გულის კუნთებს.
მკვლევრებს ბოლომდე არ ესმით პროცესი, თუ როგორ გადასცემენ შეტყობინებებს ერთმანეთს გულის უჯრედები გულის ჯანსაღ და დაზიანებულ ნაწილში და როგორ იცვლება ისინი გულის შეტევის შემდეგ. მაკკეინი და რექსიუს-ჰოლი იმედოვნებენ, რომ მათი მოწყობილობა დაეხმარება გამოავლინოს ზოგიერთი საიდუმლო, თუ რა ხდება გულის შეტევის შემდეგ.
„ძირითადად, ჩვენ გვსურს გვქონდეს მოდელი, რომელსაც შეუძლია გამოიწვიოს გულის შეტევით ტრავმის უკეთ გაგება”, - თქვა რექსიუს-ჰოლმა.
როგორ მუშაობს მოწყობილობა
ჩიპზე გულის შეტევა, როგორც მას უწოდებენ, არის კვადრატული მიკროსთხევადი მოწყობილობა, რომელიც ოდნავ აღემატება მეოთხედს. მიკროფლუიდური მოწყობილობა არის მცირე ზომის, გამჭვირვალე ინსტრუმენტი, რომელიც ამუშავებს სითხეს მისი მეშვეობით. ძირში ის არის 22 მილიმეტრი და დამზადებულია რეზინის მსგავსი პოლიმერისგან, სახელწოდებით PDMS. მას აქვს ორი არხი მოპირდაპირე მხარეს, რომლებშიც გაზები მიედინება.
ზედა ფენაზე არის ცილის მიკრო ფენა. მკვლევრებმა შექმნეს მოწყობილობა მსგავს ფორმატში, ადამიანის გულის სტრუქტურის მიბაძვით. ის ისეა შედგენილი, რომ „გულის უჯრედები სწორდება და ქმნის იმავე არქიტექტურას, რაც ჩვენს გულებში გვაქვს“, - თქვა მაკკეინმა.
ხელსაწყოს ბოლო ნაწილი მოიცავს მღრღნელების გულის უჯრედებს, რომლებიც იზრდება ცილის თავზე.
ინსტრუმენტის მომავალი გამოყენება
მკვლევრებს შეუძლიათ დააკვირდნენ პრაქტიკულ განსხვავებებს, რომლებიც ხდება გულის შეტევის შემდეგ მიკროსთხევადი მოწყობილობის მიკროსკოპის ქვეშ დათვალიერებით, რადგან ის გულის შეტევის იმიტაციას ახდენს. ეს მათ დაეხმარება მოძებნონ ისეთი ცვლილებები, როგორიცაა არითმია და არარეგულარული გულისცემა.
მოწყობილობა მკვლევარბს საშუალებას აძლევს რეალურ დროში დააკვირდნენ იმიტირებული გულის ქსოვილის ცვლილებებს, რისი გაკეთებაც შეუძლებელია ცხოველური მოდელებით.
„ძალიან ამაღელვებელი და სასიამოვნოა იმის წარმოდგენა, რომ ჩვენი მოწყობილობა დადებით გავლენას მოახდენს პაციენტების ცხოვრებაზე უახლოეს მომავალში, განსაკუთრებით გულის შეტევების დროს, რომლებიც უკიდურესად გავრცელებულია“, - თქვა მაკკეინმა.
სამომავლოდ მკვლევრებს სურთ მოდელი უფრო დეტალური და რთული გახადონ. ისინი იმედოვნებენ, რომ დაამატებენ იმუნურ უჯრედებს ან უჯრედებს, რომლებიც ქმნიან ნაწიბურებს გულის შეტევის შემდეგ, სახელწოდებით ფიბრობლასტები, რათა შემდგომ გააანალიზონ რა ხდება ინფარქტის დროს და მის შემდეგ .
მკვლევართა ჯგუფი ასევე იმედოვნებს, რომ პატარა მოდელი მომავალში მისცემს ტესტირების შესაძლებლობას და ადგილს ახალი გულის მედიკამენტებისთვის.
