**Bioprinted optoelectronically active cardiac tissues

Science**
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adt7210

@apply_MatRes
@discussion_MatRes
🆔 @Materials_research
🖥 MatRes.ir
📱Instagram

Bioprinted optoelectronically active cardiac tissues

در دنیای پزشکی و مهندسی بافت، یکی از بزرگ‌ترین چالش‌ها ایجاد روش‌هایی است که بتوانند عملکرد بافت‌های زنده را بدون نیاز به ابزارهای تهاجمی کنترل کنند. در این راستا، محققان در این پژوهش روشی نوین برای تحریک بافت‌های قلبی توسعه داده‌اند که نه‌تنها عملکرد طبیعی قلب را مختل نمی‌کند، بلکه کاملاً غیرتهاجمی و بی‌سیم است.

قلب، به‌عنوان یک عضو حیاتی، برای عملکرد صحیح خود به سیگنال‌های الکتریکی متناوب نیاز دارد. در روش‌های سنتی، برای تحریک و تنظیم این سیگنال‌ها، از الکترودهایی استفاده می‌شود که باید مستقیماً به بافت قلب متصل شوند. این روش‌ها علاوه بر نیاز به سیم‌کشی، خطر آسیب به سلول‌ها و بافت‌های اطراف را نیز به همراه دارند. اما در این پژوهش، محققان به جای استفاده از الکترودهای فیزیکی، از یک داربست زیستی خاص بهره گرفته‌اند که با دریافت نور، قادر است تحریک الکتریکی مورد نیاز را به سلول‌های قلبی منتقل کند.

این داربست که از ماده‌ای به نام ژلاتین متاکریلوئیل (GelMA) ساخته شده، با میکروسلول‌های خورشیدی ترکیب شده است. هنگامی که نور به این داربست تابیده می‌شود، میکروسلول‌های خورشیدی انرژی نوری را به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل می‌کنند و این سیگنال‌ها موجب تحریک سلول‌های قلبی می‌شوند. نکته قابل توجه این است که این فرآیند کاملاً بی‌سیم انجام می‌شود، بدون آنکه نیازی به سیم یا الکترودهای خارجی باشد.

محققان برای بررسی عملکرد این داربست، آزمایش‌های متعددی را هم در شرایط آزمایشگاهی و هم بر روی موجودات زنده انجام دادند. در آزمایش‌های اولیه، داربست‌های بی‌سیم در محیط آزمایشگاهی با سلول‌های قلبی انسان ترکیب شدند و تحت تابش نور قرار گرفتند. نتایج نشان داد که سلول‌های قلبی پس از تحریک نوری، ضربان خود را تا بیش از ۴۰٪ افزایش دادند و در عین حال، زنده‌مانی آنها نیز بالاتر از ۹۶٪ باقی ماند. این یافته‌ها نشان داد که این روش، بدون ایجاد آسیب، قادر است عملکرد سلول‌های قلبی را به‌طور مؤثری تغییر دهد.

پس از موفقیت آزمایش‌های آزمایشگاهی، نوبت به آزمایش‌های داخل بدن (in vivo) رسید. در این مرحله، محققان داربست‌های اپتو الکترونیکی را بر روی قلب موش‌های زنده قرار دادند و بررسی کردند که آیا این روش می‌تواند ضربان قلب موجود زنده را نیز تغییر دهد یا خیر. نتایج شگفت‌انگیز بود؛ پس از تحریک نوری، ضربان قلب موش‌ها از ۲۸۰ ضربه در دقیقه به ۳۰۲ ضربه در دقیقه افزایش یافت. مهم‌تر از همه، این افزایش ضربان کاملاً کنترل‌شده بود و باعث هیچ‌گونه اختلال در فعالیت طبیعی قلب نشد.

یکی از نکات کلیدی این پژوهش، بی‌سیم بودن آن است. در حالی که بسیاری از روش‌های مشابه برای تحریک قلب نیازمند سیم‌کشی یا تغییرات ژنتیکی هستند، این فناوری جدید تنها با استفاده از نور، و بدون نیاز به هیچ‌گونه تغییر ژنتیکی یا ابزار اضافی، قادر است عملکرد قلب را تغییر دهد. این ویژگی می‌تواند مسیر جدیدی را برای درمان بیماری‌های قلبی، بازسازی بافت‌های آسیب‌دیده و حتی درمان اختلالات ریتم قلبی باز کند.

با توجه به نتایج این پژوهش، می‌توان تصور کرد که در آینده، از این فناوری نه‌تنها در قلب، بلکه در سایر بافت‌های الکتریکی بدن مانند سیستم عصبی یا عضلات نیز استفاده شود. امکان کنترل و تحریک بافت‌های زنده تنها با تابش نور، بدون نیاز به سیم‌کشی یا روش‌های تهاجمی، می‌تواند انقلابی در دنیای پزشکی ایجاد کند و راه را برای درمان‌های نوین و مؤثرتر هموار سازد.

@apply_MatRes
@discussion_MatRes
🆔 @Materials_research
🖥 MatRes.ir
📱Instagram

Heat treatment for metal additive manufacturing

Progress in Materials Science (2023)
https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2022.101051

@apply_MatRes
@discussion_MatRes
🆔 @Materials_research
🖥 MatRes.ir
📱Instagram

4D printing roadmap

2024

@apply_MatRes
@discussion_MatRes
? @Materials_research
? MatRes.ir
?Instagram

10 tips on how we write papers

@apply_MatRes
@discussion_MatRes
? @Materials_research
? MatRes.ir
?Instagram

How lithium-ion batteries work conceptually: thermodynamics of Li bonding in idealized electrodes

@apply_MatRes
@discussion_MatRes
? @Materials_research
? MatRes.ir
?Instagram

Roadmap on Data-centric Materials Science

https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1361-651X/ad4d0d/meta

@apply_MatRes
@discussion_MatRes
? @Materials_research
? MatRes.ir
?Instagram