由心肌细胞制成的人造鱼,为未来的人工
为了了解如何制造人造心脏,研究人员已经用人类心肌细胞制造了“人造鱼”。这种鱼是由人类心肌细胞制成的,在实验室的培养皿上煞费苦心地培养出来的。“我们的最终目标是建造一颗人造心脏”生物医学工程师帕克在哈佛大学保尔森工程与应用科学学院的基特帕克实验室担任博士后时开始研究生物杂交鱼。这种“生物杂交鱼”通过再现心脏跳动时的心肌的收缩来游动,科学家们利用“人造鱼”可以验证制造更复杂的人工泵,并为研究心律失常等人类疾病提供了平台。
“我们的主要成果就是,我们可以建立一个可以自我控制和自我运动的活动肌肉,没有任何额外的控制机制,帕克说,,他的研究可以应用于设计生物心脏起搏器,这将是未来电子心脏起搏器的潜在替代品。作为长期植入物的一部分,生物起搏器可以和儿童病人一起成长。“我们的最终目标是建立一个人工心脏来替代儿童畸形的心脏,”帕克说。“我们用心脏成像的结果作为蓝图,研究让心脏工作的关键生物学原理,利用它们作为设计标准并复制出一个活的鱼,这样更容易看到我们是否成功。”
事实上,这种生物杂交鱼甚至会随着年龄的增长而进步。这种鱼有两层肌肉细胞,分别位于尾鳍的两侧。当一边收缩时,另一边就会伸展。研究人员还设计了一个“自动起搏节点”,它就像一个起搏器,控制自发伸缩的频率和节奏。这两层肌肉和自动起搏节点共同作用,使鱼鳍产生连续的、自发的、协调的前后运动,该系统可以让鱼游动超过天。此外,生物杂交鱼随着年龄的增长而进步,随着心肌细胞的成熟,它的肌肉收缩力、最大速度和肌肉协调性都在第一个月内逐渐增加。最终,这种生物杂交鱼达到了与野生斑马鱼相似的速度。这种生物杂交鱼建立在帕克实验室之前的研究基础上。年,哈佛大学的研究团队利用大鼠的心肌细胞建造了一个水母状的生物泵。年,帕克和他的同事们也利用大鼠心肌细胞开发了一条会游泳的人工魔鬼鱼。
“团队发现肌肉细胞的自动拉伸/收缩运动在一定程度上是偶然的。”Park说。“一开始,我们用光线来控制鱼的运动,就像我们对之前魔鬼鱼所做的那样。有一天,在完成这个实验后,我们把鱼放在孵卵器里,准备做更多的实验,但我们完全忘记了这件事。几周后当我们打开孵卵器时,我们发现这条鱼可以自己游动。”本文参考Futurity文章,“THISROBOTFISHISMADEOFHUMANHEARTCELLS”,如有兴趣还可查阅原文。
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