Ceyms Kavin, Texas A&M Universiteti tərəfindən

Lisa Lock tərəfindən redaktə edilib , Andrew Zinin tərəfindən nəzərdən keçirilib

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

HemaDyne nasosu. Müəllif: Dr. Abhishek Jain və Ankit Kumar.

25 ildən çoxdur ki, çip üzərində laboratoriya texnologiyası tədqiqatçılara süni mikroskopik mühitlərdə real insan hüceyrələrindən istifadə edərək insan orqanlarını və qan damarlarını modelləşdirməyə imkan verir. Bu mikrofizioloji sistemlər (MPS) insan hüceyrələrini çoxsaylı şəraitdə təkrarlaya və orqanları və ya hətta bütün orqan sistemlərini təqlid edə bilər. Onlar ürək xəstəliklərindən tutmuş yeni dərmanların effektivliyinə qədər hər şeyi öyrənmək üçün açar hala gəlmişdir. Lakin, bir əsas məhdudiyyət onları geridə qoyub: insan ürəyinin yaratdığı qan axını dalğa formalarını dəqiq şəkildə yenidən yarada bilməmək.

Texas A&M Universitetinin tədqiqatçıları, akkordeon ifaçısı sayəsində heyvanlardan azad laboratoriya-çip texnologiyasında inqilab edə biləcək avtomatlaşdırılmış maye perfuziya cihazı yaratdılar.

“Biz on illərdir ki, sabit perfuziya sistemi tapmaq üçün mübarizə aparırıq”, – deyə Texas A&M Universitetinin biotibbi mühəndislik üzrə dosenti və Barbara və Ralf Koks ’53 fakültəsinin üzvü Dr. Abhishek Jain bildirib. “Ürək döyüntüsündən qaynaqlanan insan qan axını çoxsaylı impulslardan, çoxsaylı dalğa uzunluqlarından ibarətdir və bu, çox qısa müddət ərzində baş verir: 50 millisaniyə ərzində axında dəyişiklik lazımdır. Bu, hazırda mövcud olan nasos avadanlığı ilə təmin edilə bilməz.”

Qan axınının dalğa forması və hüceyrələrin ona reaksiyası çoxsaylı sağlamlıq problemlərinin mərkəzindədir. Qan axınının dalğa forması xəstəlik, yaş və ya hətta sıfır cazibə qüvvəsi səbəbindən dəyişdikdə, bədəndəki hər bir qan damarını örtən endotel hüceyrələri patoloji hüceyrə davranışları nümayiş etdirməyə başlayır və nəticədə həyati təhlükə yaradan xəstəliklərə səbəb olur.

İndi isə, Jain və bu yaxınlarda Texas A&M-də biotibbi mühəndislik üzrə doktorluq dərəcəsi alan Dr. Ankit Kumar, istənilən vəziyyətdə və bədənin istənilən hissəsində qan axınını mükəmməl şəkildə təkrarlaya bilən ilk öz növlü nasos olan HemaDyne-ı hazırlayıblar. Onların işi Nature Communications jurnalında dərc olunub .

Kumar dedi: “Bu nasosun funksiyası, klinikada qeydə alınan istənilən qan axını dalğa formasını istənilən xəstədən və ya qan damarından götürməyə, sonra isə həmin qan axını dalğa formasını laboratoriyada yenidən yaratmağa və orada müşahidə etməyə imkan verir. Bundan istifadə edərək, endotel hüceyrələrinin bu şərtlər altında necə davrandığını görə bilərsiniz. Damar xəstəliklərinin ən başlanğıcını və necə əmələ gəldiyini araşdıra bilərsiniz ki, terapevtik üsullarla erkən mərhələdə həll edilə bilsin.”

“Hətta insan xəstələrindən hüceyrələr götürüb çiplərin içinə yerləşdirə bilərsiniz ki, bu axınla əlaqəli xəstəlikləri erkən mərhələdə ən yaxşı şəkildə həll edə biləcək və onilliklər sonra onların həyatı dəyişdirən əsas xəstəliklərə çevrilməsinin qarşısını ala biləcək müxtəlif dərmanları sınaqdan keçirə biləsiniz.”

Bu cihazın ilham mənbəyi Texas A&M-in Kollec Stansiyası kampusunda qarmon ifa edən bir tələbə idi. Həm Ceyn, həm də Kumar müntəzəm olaraq Bollivud müzikllarında tez-tez çalınan qarmon alətləri olan qarmonları görərək böyüsələr də, naməlum tələbənin kampus mühəndislik binasının qarşısında qarmon ifa etdiyini görənə qədər alətin fiziki xüsusiyyətləri birdən-birə ağlına gəldi.

“Biz akkordeon alətinin ortasında genişlənə və büzülə bilən körüklərin olduğunu gördük. Məhz bu həndəsə çox səy göstərmədən hava təzyiqi yaratmağa imkan verir”, – deyə Ceyn bildirib. “Hava təzyiqi axınından istifadə edən nasoslar var, lakin onların heç biri musiqiçiyə dalğa formalarını həqiqətən tez yaratmağa imkan verən bu fizika və ya həndəsədən istifadə etməyib. Biz fərziyyə irəli sürdük ki, axın yaratmaq üçün hava təzyiqinin dəyişməsi prinsipindən istifadə etsək necə olar?”

Kumar və Jain laboratoriyada akkordeon qatlarının potensial tətbiqlərini araşdırmağa başladılar. Akkordeon alətləri bahalı olsa da, eyni həndəsə plastik “akkordeon şüşəsi” yapışqan paylayıcılarında istifadə olunur – şüşəsi 1 dollardan azdır. Axtardıqları dəqiq elmi prinsiplərlə təchiz olunmuş tədqiqatçılar yapışqan paylayıcısını musiqi harmoniyaları kimi təzyiq dalğa formaları yarada bilən bir sistemə çevirməyə başladılar. Cavab 3D printerlərdə olduğu ortaya çıxdı.

Gündəlik məlumat üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosdakı ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz bülletenimizə abunə olun və vacib olan nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniliklərdən xəbərdar olun .

Kumar dedi: “3D çap üçün böyük bir açıq mənbəli bir icma var, ona görə də proqram təminatını 3D printerlərdən borc aldım. Bu, G-kod adlanan bir dildir. Mən bu dildən istifadə edərək xəstədən qan axını dalğa formasını ölçməyi bacardım – bunu G-koduna çevirdim – və sonra bu dalğa formalarını laboratoriyada istehsal etdim ki, bu da bizə mürəkkəb damar xəstəliklərini öyrənməyə imkan verdi.”

Damar xəstəliklərinin mənşəyini açmaq cihazın potensialının yalnız kiçik bir hissəsidir. Kiçik, asanlıqla daşına bilən bir cihazda insan hüceyrələrindən istifadə edərək istənilən ölçülə bilən xəstəliyin vəziyyətini dəqiq şəkildə modelləşdirmək qabiliyyəti yeni dərmanların kəşfindən tutmuş kosmik səyahətə qədər hər şeyi irəli apara bilər.

“Bu sistemləri aylarla işlətməyə davam edə bilərsiniz. Onları kosmosa göndərib geri gətirə bilərsiniz. Xroniki xəstəlikləri modelləşdirə bilərsiniz”, – deyə Ceyn bildirib. “Bu, yeni texnologiyaların gələcəyi üçün qapıları açıb.

“Beş il sonra MPS sistemlərinin bu nasos texnologiyasına qoşulması onları möhkəm və standartlaşdıra bilər ki, bu da uğurlu olma şanslarının indikindən xeyli yüksək olacağı vicdanlı klinik sınaqlara imkan verəcək. Bu, daha yaxşı dərmanlar, insan xəstəlikləri haqqında daha yaxşı bilik, kosmonavtların kosmosa gedib geri qayıtdıqda sağlamlığına nə baş verdiyini daha yaxşı bilmək və qocalma və xərçəng haqqında daha yaxşı bilik deməkdir.”

Tədqiqat, texnologiyanı Marsa təhlükəsiz səyahət üçün perspektivli bir komponent hesab edən NASA-nın dəstəyi ilə aparılıb.

“NASA və onun tərəfdaşlarından biotibbi mühəndislik üzrə magistr və bakalavr tələbələrimizlə bu cür yüksək təsirli işləri görə bilmək üçün maliyyələşdirmə aldığımız üçün həqiqətən də xoşbəxtik”, – deyə Ceyn bildirib. “Bu, cihaz mühəndisliyinin biologiyaya necə imkan verə biləcəyinə dair bir nümunədir. Bu cihaz yeni bioloji kəşflərə təkan verəcək.”

Cihaz hazırda Texas A&M Innovation ofisinin köməyi ilə patentləşdirilir.

Nəşr detalları

Ankit Kumar və digərləri, Hemadyne: mikrofizioloji sistemlər üçün akkordeondan ilhamlanan perfuziya, Nature Communications (2026). DOI: 10.1038/s41467-026-73722-9

Jurnal məlumatları: Nature Communications 

Əsas anlayışlar

alət dizaynı və inkişafılaboratoriya təcrübələriBioloji maye dinamikasıHüceyrələrOrqanlar

Texas A&M Universiteti tərəfindən təmin edilir