机器鱼再现心脏收缩

发布时间:2022-02-22 08:50:54
分享到:

心脏如一台功能强大的发动机,向人体全身供应血液,其重要性不言而喻,而心脏病却是人类死亡的第二大杀手。在人体心脏因病损而部分或完全丧失功能,无法维持全身正常循环时,可移植一种用人工材料制造的机械装置以暂时或永久地部分或完全代替心脏功能、推动血液循环,这种装置即人工心脏。

近日,据英国《每日邮报》报道,一项新研究发现,一种由人类心脏细胞制成并像鱼一样游泳的活体“机器鱼”或可成为人造心脏领域的关键性突破。这项由美国哈佛大学与埃默里大学合作开展的新研究发表于顶级期刊《科学》,研究人员使用自主研发的“生物混合体”设计了一种可以自主游泳的“机器鱼”,这种生物混合体可以再现人类心脏肌肉收缩,帮助“机器鱼”实现尾鳍摆动。设计灵感来自斑马鱼的形状和游泳动作,因外形生动逼真,经常会被误认为是真鱼。

此次研究中,研究人员不再使用心脏成像作为蓝图,而是尝试从心脏的生物物理学中汲取设计灵感,确定使心脏工作的关键生物物理原理,将它们用作设计标准,使用心肌细胞应用到系统中,创造一条鲜活可游泳的生物杂交鱼。随着心肌细胞的成熟,鱼的肌肉收缩幅度、最大游泳速度和肌肉协调性在一个月后都有明显进步。

这个外型可爱的“机器鱼”不到半英寸长,由塑料翅片和纸脊制成,但尾鳍两侧分布两层负责执行收缩命令的心肌细胞,当一侧的肌肉细胞收缩时,另一侧的肌肉细胞便会伸展。这种拉伸会触发一种蛋白质,促使它们收缩,从而触发另一次拉伸,依此类推形成“自主游泳”的流畅动作,在无任何干预情况下可维持超过 100天。来自哈佛大学工程与应用科学学院的研究员基特·帕克说:“由干细胞培育的人造心脏可以造福心律失常(一种心脏节律的异常)的患者,此次研究的最终目标是建造人造心脏来代替儿童畸形心脏,以期解决儿童可移植心脏供体缺乏的难题。此项发明标志着向人造心脏迈出关键性一步”。

来源:生物探索