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日本研究人员创造了飞秒激光心脏起搏器

2008-06-03 15:13
林契于宸
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 日本的研究人员揭示了飞秒激光脉冲序列可以使心脏肌肉细胞收缩并与激光辐射同步。此光学起搏器的作用使我们对心率不齐的问题有更深入的了解,与防颤的药物一起使用,我们可以在细胞的层面更好地了解这些作用。

    “钙可以调节心脏肌肉细胞的收缩,” 大阪大学的Nicholas Smith告诉记者。“我们知道,如果我们人为地扰乱细胞里含钙的水平,我们可以控制心跳并且改变它的频率。我们使用了周期性的飞秒激光辐射使细胞跳动频率同步,从而给细胞有效地制造了一个激光起搏器。”

    科研人员们使用了(中心波长)780纳米、80飞秒钛宝石激光, 以82兆赫(毫赫)的重复频率来刺激收缩。研究发现最理想的条件是15-30兆瓦的中等功率水平,使用机械快门以1至2赫兹周期性地辐射,辐射时间(每次)8毫秒。
 
    激光同步是从细胞的钙库里使钙暂时流失而得以实现的。当细胞在培养时,(在这种情况下,是新出生小鼠的心脏肌肉细胞),科研人员引入了一个叫做“荧光-4”的荧光标记, 当用荧光显微镜来观察细胞收缩时,它起到监视的作用。using
史密斯和他的同事用不同的激光功率和不同的周期用单心脏肌肉细胞和成组的心脏肌肉细胞做过200多次实验。所有实验都在15-30兆瓦的平均功率上,细胞收缩与激光辐射的同步大约发生在25%的实验中。

    “激光收缩和不受激光辐射的自然收缩一样强劲有力,” 史密斯说,“ 我们没有想到整个细胞组和激光辐射那么容易就发生同步。”

    当关掉激光时, 科研人员说受试细胞继续收缩64秒或20次激光照射周期。但是当重新开启激光时,细胞不能够因为高钙含量而收缩。“ 对一系列激光功率,短时期的损失可以忽略不计,但是细胞健康的长期退化可能并且要发生。”

    有很多研究途径,科研人员想去尝试。“ 我们想知道为什么所有目标细胞都和激光同步,为什么那么容易对一组细胞就可以把激光作为一种起搏器。” 史密斯说,“ 我们可以用这种技术来把新的收缩时段引入心脏细胞, 或是整个心脏。 我们然后就可以研究异步收缩怎样在整个心脏传播。”

   (饶初红编译)

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