ทีมนักวิจัยในสหรัฐฯ ได้พัฒนาเซ็นเซอร์นาโนอิเล็กทรอนิกส์ที่เป็นนวัตกรรมใหม่ที่ตรวจวัดกิจกรรมทางไฟฟ้าและเชิงกลในเซลล์หัวใจได้พร้อมกัน ซึ่งเป็นการปูทางไปสู่การปรับปรุงแนวทางการศึกษาโรคหัวใจ การทดสอบยา และเวชศาสตร์ฟื้นฟู ดังนั้นเซ็นเซอร์ทำงานอย่างไร? อะไรคือข้อได้เปรียบที่สำคัญเหนือแนวทางที่มีอยู่? และขั้นตอนต่อไปสำหรับทีมวิจัยคืออะไร?โรคหัวใจยังคงดื้อรั้นอยู่ในอันดับต้น ๆ ของรายการสาเหตุการตายของมนุษย์ และความสนใจในการศึกษาโรคเหล่านี้ยังคงมีความสำคัญเป็น
อันดับแรกในชุมชนวิทยาศาสตร์ ในระหว่างการศึกษาดังกล่าว
โดยทั่วไปจะสะดวกกว่ามากในการใช้ เนื้อเยื่อ ในหลอดทดลองที่อยู่นอกร่างกายมนุษย์ และเพื่อให้สามารถตรวจสอบสถานะของเนื้อเยื่อได้อย่างต่อเนื่องโดยมีการหยุดชะงักน้อยที่สุด
ในความพยายามที่จะเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการดังกล่าว นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยแมสซาชูเซตส์ แอมเฮิร์สต์และมหาวิทยาลัยมิสซูรีได้สร้างเซ็นเซอร์นาโนอิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็ก ซึ่งมีขนาดเล็กกว่าเซลล์เดียวมาก ซึ่งสามารถวัดการตอบสนองของเซลล์ไฟฟ้าและเชิงกลในเนื้อเยื่อหัวใจได้พร้อมกัน และทำในลักษณะที่เซลล์หรือเนื้อเยื่อที่กำลังตรวจสอบไม่ “รู้สึก” ว่ามีสิ่งใดแปลกปลอมเสียบเข้าไป
เนื่องจากการตอบสนองทางไฟฟ้าและทางกลจากเซลล์มีความสัมพันธ์กันอย่างซับซ้อน ผ่านกระบวนการเชื่อมต่อแบบกระตุ้น-การหดตัว การวัดพร้อมกันจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการระบุกลไกทางสรีรวิทยาและพยาธิสภาพ
Jun Yaoหัวหน้าทีมอธิบายว่าเซ็นเซอร์ที่มีอยู่สามารถตรวจจับได้เฉพาะกิจกรรมทางไฟฟ้าหรือเชิงกลในเนื้อเยื่อหัวใจหรือเซลล์เท่านั้น “เราจำเป็นต้องตรวจจับสัญญาณทั้งสองพร้อมกันเพื่อตรวจสอบสถานะของเนื้อเยื่อได้ดีขึ้นและเปิดเผยข้อมูลกลไกเพิ่มเติม” เขากล่าว
นาโนเซ็นเซอร์ใหม่ทำจากวัสดุอนินทรีย์หรือสารอินทรีย์ที่ผ่าน
การทดสอบอย่างเข้มงวดเพื่อให้แน่ใจว่ามีความเข้ากันได้ทางชีวภาพ เซ็นเซอร์ประกอบด้วยสายนาโนซิลิคอนของเซมิคอนดักเตอร์ที่แขวนลอยอยู่ ซึ่งมีขนาดเล็กกว่าเซลล์ 100 เท่า และไม่เป็นพิษต่อเซลล์ “ลองนึกภาพว่ามันเป็นเชือกแขวนเส้นเล็กๆ ถ้าคุณดึง มันจะรู้สึกถึงความเครียด” เหยาอธิบาย “นั่นเป็นวิธีที่สามารถตรวจจับสัญญาณกลไกจากเซลล์ ในขณะเดียวกัน ลองนึกภาพว่ามันเป็นสายนำไฟฟ้า หมายความว่ามันสามารถตรวจจับสัญญาณไฟฟ้าจากเซลล์ได้ด้วย”
จากข้อมูลของเหยา นาโนเซนเซอร์ในปัจจุบันถูกประดิษฐ์ขึ้นบนซับสเตรตที่มีฐานเป็นไบโอชิปแบบเรียบ โดยมีเซลล์หัวใจเพาะเลี้ยงอยู่ด้านบน อย่างไรก็ตาม ในอนาคต มีความเป็นไปได้ที่พวกมันอาจถูกฝังเข้าไปในเนื้อเยื่อในการกระจายแบบ 3 มิติ
“เซ็นเซอร์สามารถวางไว้ในแบบจำลองเนื้อเยื่อนอกร่างกาย ซึ่งสามารถใช้ทดสอบตัวแปรสำคัญ เช่น ผลกระทบของยา ดังนั้นเซ็นเซอร์จึงให้ข้อเสนอแนะเกี่ยวกับผลกระทบของยาต่อเนื้อเยื่อหัวใจหรือเซลล์” เหยาอธิบาย “เนื้อเยื่อหัวใจถูกขับเคลื่อนโดยกลไกที่เรียกว่าการกระตุ้น-การหดตัว ซึ่งเดิมเป็นกระบวนการทางไฟฟ้าและส่วนหลังเป็นกระบวนการเชิงกล และเราจำเป็นต้องตรวจสอบทั้งสองอย่างเพื่อให้ได้ผลป้อนกลับที่แม่นยำที่สุด เซ็นเซอร์รุ่นก่อนหน้าสามารถบอกได้เพียงตัวเดียวเท่านั้น ตอนนี้เราสามารถตรวจสอบทั้งสองกระบวนการได้พร้อมกัน”
เมื่อมองไปข้างหน้า เหยาเปิดเผยว่ายังมีความเป็นไปได้ที่เซ็นเซอร์จะรวมเข้ากับสิ่งที่เขาอธิบายว่าเป็น “สารตั้งต้นที่ส่งมอบได้” เพื่อให้สามารถติดบนหัวใจที่มีชีวิตสำหรับการตรวจสุขภาพและการวินิจฉัยโรคในระยะแรก
“นี่อาจฟังดูน่ากลัว แต่ลองจินตนาการว่าทุกอย่างเล็กจนไม่ก่อกวนหัวใจ” เขากล่าว “ขั้นตอนต่อไปคือเราจะแปลการรวม biochip ระนาบปัจจุบันเป็นการรวม 3 มิติ เพื่อให้เซ็นเซอร์เข้าถึงเซลล์ในพื้นที่ 3 มิติ วิธีที่เป็นไปได้คือการรวมเซ็นเซอร์เหล่านี้เข้ากับโครงสร้างเนื้อเยื่ออ่อนที่มีรูพรุนซึ่งสามารถฝังอยู่ในเนื้อเยื่อ 3 มิติได้ตามธรรมชาติ”
แนะนำ : รีวิวซีรี่ย์เกาหลี | ลายสัก | รีวิวร้านอาหาร | โทรศัพท์มือถือ ราคาถูก | เรื่องย่อหนัง
