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美國南加州大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程系研究人員開發(fā)了一種“芯片上心臟病”模型，該設(shè)備有朝一日可作為開發(fā)新的心臟病藥物甚至個性化藥物的試驗平臺。研究成果發(fā)表在最近的《科學(xué)進(jìn)展》雜志上。
研究人員稱，該設(shè)備在一個相對簡單易用的系統(tǒng)中復(fù)制了心臟病發(fā)作的一些關(guān)鍵特征，這使他們能夠更清楚地了解發(fā)病后心臟的變化，從而開發(fā)和測試最有效的藥物，限制發(fā)病后引起的心臟組織退化。
當(dāng)冠狀動脈中的脂肪、膽固醇和其他物質(zhì)嚴(yán)重阻礙流向心臟的富氧血液時，就會導(dǎo)致心臟病發(fā)作。然而，科學(xué)家們并不完全了解這個過程，尤其是心臟健康部位和受傷部位的細(xì)胞如何相互“交流”，以及它們在心臟病發(fā)作后如何以及為什么會發(fā)生變化。研究人員相信“芯片上心臟病”模型可以揭開這些謎團(tuán)。
模型底部是一個22×22毫米見方的微流體裝置，由一種稱作PDMS的類橡膠聚合物制成，在相對的兩側(cè)有兩個通道，氣體從中流過。上面是一層非常薄的相同橡膠材料，可滲透氧氣。然后，在芯片頂部?？桃粚拥鞍踪|(zhì)，使心臟細(xì)胞對齊并形成與人類心臟相同的結(jié)構(gòu)，再讓嚙齒動物心臟細(xì)胞在蛋白質(zhì)上生長。
為了模擬心臟病發(fā)作，含氧氣體和不含氧氣體通過微流體裝置的每個通道釋放。微流體設(shè)備體積小、清晰且易于在顯微鏡下看到，因此允許研究人員實時觀察心臟在病發(fā)后發(fā)生的功能變化，包括心律失常/心律不齊和收縮功能障礙。
相比之下，動物模型無法讓研究人員進(jìn)行這種實時觀察。此外，傳統(tǒng)的細(xì)胞培養(yǎng)模型將心臟細(xì)胞均勻而非梯度地暴露在高、中或低水平的氧氣中，這意味著它們無法模擬心臟病發(fā)作后所謂邊界區(qū)受損心臟細(xì)胞的真實情況。
【總編輯圈點】
心腦血管疾病是人類健康的主要殺手之一。新冠病毒在全球的肆虐，不僅進(jìn)一步增加了心腦血管疾病患者的健康風(fēng)險，同時也可能影響他們及時、便利地看病就醫(yī)。因此，疫情期間我們更應(yīng)提升對此類疾病的重視和警惕，關(guān)注心腦血管疾病患者的健康福祉。上述研究在芯片上構(gòu)建了模擬心臟病發(fā)作的模型，更清晰地揭示心臟病的發(fā)作機(jī)制，這對于更深入地認(rèn)識心臟病，進(jìn)而更好地對心臟病進(jìn)行預(yù)防和診療都大有裨益。
