来自人类心脏细胞的生物杂交鱼。免费技术图书馆新闻

来自人类心脏细胞的生物杂交鱼

17.02.2022

哈佛大学和埃默里大学（美国）的研究人员利用源自人类干细胞的心肌细胞开发了第一条完全自主的生物杂交鱼。根据哈佛工程与应用科学学院的新闻服务，人造鱼会游泳，重现心脏的肌肉收缩。约翰 A 保尔森。

第一个独立的生物混合装置由源自人类干细胞的心肌细胞（心肌细胞）制成。它模仿斑马鱼的形状和运动。与以前的设备不同——一种生物混合水母和一条由大鼠心脏细胞制成的人造射线——生物混合斑马鱼有两层肌肉细胞，在尾鳍的每一侧都有一层。当一侧被压缩时，另一侧被拉伸。作为对拉伸的反应，蛋白质通道打开，引起收缩，从而触发拉伸，依此类推。创建了一个封闭的循环，因此鱼可以移动超过 100 天。

研究人员还开发了一种独立的起搏装置，类似于起搏器，可以控制这些自发收缩的速率和节奏。两层肌肉和自主刺激节点一起允许鳍的连续、自发和协调的前后运动。

生物杂交鱼只会随着年龄的增长而变得更好。随着心肌细胞的成熟，第一个月肌肉收缩幅度、最大游泳速度和肌肉协调性增加。最终，生物杂交鱼达到了与野生斑马鱼相同的游泳速度和效率。

这一发展使研究人员更接近于制造更复杂的人工肌肉泵，并为研究心律失常等心脏病提供了模型。

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众所周知，动物神经冲动的传递机制和肌肉的收缩或松弛涉及钠和钾离子跨膜的传递。如果制造的膜能够实现这种离子选择性，就有可能改变许多技术，例如水处理和采矿。

当原子或分子失去或获得电子时会形成离子，从而获得正电荷或负电荷。钠、锂或氯离子的直径小于 1 纳米（10-9 米）。

研究人员使用已知大小的离子来确定可以构建膜的单体。单体是与其他粒子形成化合物的分子，是聚合物的一部分，作为其结构单元。例如，乙烯与其他碳氢化合物分子一样，是一种单体。膜本身是通过电聚合方法制成的 - 将单体溶液中的薄膜沉积在导电材料的表面上。

在获得成功的结果之前，科学家们检查了一百多个样本。然而，由此产生的膜优于以前使用含有离子的溶液进行测试的所有膜。

最明显的应用是从海水中去除盐离子以生产饮用水。选择性地将感兴趣的离子传递给我们的膜既可用于新一代更准确、更灵活的传感器技术，也可用于也通过离子传输工作的电池。

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