Ինչպես են մեդուզաները գիտնականներին ոգեշնչել արհեստական սիրտ ստեղծել

Ամեն ինչ սկսվեց ակվարիումից: Ակվարիումում, ուր Հարվարդի համալսարանի գիտաշխատող Քիթ Փարքերն այցելեց դստեր հետ, մեդուզաներ էին լողում, որոնց շարժումները շատ նման էին արյուն մղող սրտի աշխատանքին:

Մեդուզաներին հետեւելով՝ գիտնականը ոգեշնչվեց արհեստական սիրտ ստեղծելու մտքով, որը պիտանի կլիներ ոչ միայն դեղամիջոցների թեստավորման, այլ նաեւ փոխպատվաստման համար: Փարքերը եւ նրա գործընկերները արդեն կենսառոբոտ են ստեղծել, որի աշխատանքի համար օգտագործել են առնետի կարդիոմիոցիտները: Բջիջները կծկվում եւ թուլանում էին, որի շնորհիվ ռոբոտը կարողանում էր ջուր մղել: Ըստ էության, սա առնետի սրտի պարզ մոդել էր, պարզաբանել է հեղինակը:

Համանման մեթոդ կիրառելով՝ Փարքերը ցանկանում էր մարդուն փոխպատվաստելու համար պիտանի սիրտ ստեղծել: Եթե այն ստեղծելու համար օգտագործվեն հենց հիվանդի բջիջները, ստեղծված օրգանը չի անջատվի, իսկ հիվանդները ստիպված չեն լինի ամբողջ կյանքի ընթացքում իմունասուպրեսիրացնող դեղորայք ընդունել: Դրանից զատ, այսպիսի սրտի արժեքը շատ ավելի ցածր կլինի ժամանակակից արհեստական սրտերի արժեքից:

Փարքերը պլանավորել էր գիտնականների մեծ մասից տարբեր գործել: Ներկայումս ընդունված է դոնորի օրգանից վերցնել սրտի բջիջները, եւ կենդանի բջիջները հաստատել պահպանված հիմնակմախքի վրա: Այս կերպ ստացված սիրտն աշխատում է, սակայն բջիջները անհամաչափ եւ անբավարար ակտիվությամբ են կծկվում, այդ պատճառով ամբողջ արյունը մղելուն անընդունակ են:

Փարքերն ուսումնասիրել է, թե մարդու սրտում ինչպես են տեղադրված մկանային մանրաթելերը, եւ փորձել է հասնել նրան, որպեսզի արհեստական սրտում դրանք տեղադրված լինեն նույն կերպ: Հենա սա կօգնի բջիջների միասին աշխատելուն եւ միաժամանակ կծկվելուն:

Բացի այդ, հետազոտողներն առաջարկել են եռաչափ տպագրության օգտագործմամբ «չիփե սիրտ» ստեղծելու եղանակը: Այս ճանապարհով ստեղծված օրգանները փոխպատվաստման համար պիտանի չեն, սակայն կարող են օգտագործվել դեղամիջոցների նոր պատրաստուկների հետազոտման համար: Այսպիսի միկրոհամակարգերի օգտագործմամբ փորձերը կարող են կենդանիների վրա կատարբող փորձերի այլընտրանք դառնալ: Դա կօգնի միանգամից երկու խնդիր լուծել՝ հրաժարվել լաբորատոր կենդանիների վրա կատարվող փորձերից եւ փորձերի ավելի ճշգրիտ տվյալներ ստանալ:

Գիտնականներին առաջին անգամ հաջողվել է «չիփի վրա սիրտ» տպագրել՝ դրան ինտեգրված տվիչներով: Հեղինակների առաջարկած արհեստական օրգանների ստեղծման տեխնոլոգիան կարող է զգալիորեն հեշտացնել դեղորայքի թեստավորումը. գիտնականներին հաջողվել է գործընթացն արագացնել եւ էժանացնել: Համանման օրգանների մեծ մասը ինտեգրված տվիչներ չունեն. դրանց աշխատանքին հետեւելու եւ ստացված տվյալները վերլուծելու համար ստիպված են օգտագործել դրսից միացված սենսորներ:

Տպագրելու համար հետազոտողներն օգտագործել են բազմակոմպոնենտ պոլիմերային «թանաքներ», ինչը եւ նրանց այդպիսի բարդ սարք ստեղծելու հնարավորություն է ընձեռել: Դրանում ստեղծված էին բջիջներ, որոնք լցվում են սրտի հյուսվածքների բջիջներով, օրինակ՝ մարդու կարդիոմիոցիտներվ: Դրանից հետո «չիփե սիրտը» տեղադրել են սնուցող միջավայրի մեջ՝ հետագա մշակման համար: Բջիջները հյուսվածքներ էին կազմավորում, որոնք իրենց հատկություններով հիշեցնում էին սրտամկան. այն իսկապես կարող էր կծկվել եւ թուլանալ: Հեղինակները ստուգել են, թե այդ այդ հյուսվածքի վրա ինչպես են ազդում տարբեր դեցամիջոցները՝ ներարկելով սրտի կծկումները խթանող կամ արգելակող պատրաստուկներ: