2019-03-15 13:26:00
Russia good news / Физиологи из МФТИ и университета Джорджа Вашингтона выяснили, как можно создать дешевую и надежную установку для изучения нарушений в работе сердца, используя подручные материалы, 3D-принтер и открытое программное обеспечение. «Инструкции» по ее сборке были представлены в журнале Scientific Reports.
«В нашей лаборатории мы поддерживаем политику открытых данных. Сейчас немногие научные группы могут позволить себе дорогое оборудование для оптического картирования, а с помощью наших чертежей они смогут недорого воспроизвести точно такую же систему, какую используем мы», — заявил Игорь Ефимов, профессор университета Джорджа Вашингтона и заведующий лабораторией в МФТИ.
Сердце человека и животных — уникальный орган, чьи клетки могут одновременно спонтанно вырабатывать электрические импульсы и сокращаться, не требуя для этого постоянного потока «команд» из спинного или головного мозга. Эти сигналы порожают так называемые «клетки-водители», а кардиомиоциты, мускульные клетки, используют их для воспроизведения сокращений и расслабления в нужные моменты времени.
Большинство клеток сердца соединено друг с другом особыми белковыми «проводами», которые помогают им синхронизировать свою работу и правильно перекачивать кровь через предсердия и желудочки. Нарушения в работе «клеток-водителей», их смерть или повреждение этих «проводов», как правило, ведут к развитию аритмии, сердечной недостаточности и прочих серьезных проблем со здоровьем.
Физиологи сегодня изучают эти неполадки в работе сердца, используя методы так называемой оптокардиографии, в развитии которой активно участвовал сам Ефимов. Как правило, экспериментаторы вводят в кровоток подопытного животного или человека флуоресцентные красители, меняющие цвет при изменении напряжения, и следят за тем, как сокращения сердца влияют на их свечение. Как передает пресс-служба МФТИ, широкое использование оптического картирования затруднено из-за высокой дороговизны оборудования, технических сложностей одновременной регистрации нескольких параметров изучаемого препарата и обработки регистрируемых сигналов.
Ефимов и его коллеги из России и США решили эту проблему, создав открытую и расширяемую платформу, позволяющую проводить все подобные эксперименты и наблюдения при помощи приборов, почти полностью напечатанных на 3D-принтере, а также небольшого набора дешевых камер, объективов и насосов.
Все чертежи компонентов системы и исходный код ПО открыты. Благодаря этому любая лаборатория может воспроизвести аналогичную систему и адаптировать ее под свои нужды. Ученые подсчитали, что, используя готовое 3D-решение, можно сэкономить до 20000 тысяч долларов США по сравнению с серийными устройствами такого рода. «Нам было важно, чтобы нашим ПО могли пользоваться физиологи, которые, зачастую, могут не обладать достаточными техническими навыками для программирования, например, на языке C++. Архитектура позволяет достаточно просто расширить код для одновременного измерения, например, метаболических изменений», — заключает Роман Сюняев, коллега Ефимова по МФТИ.
- страна: Россия
- отрасль: Наука и образование