《新技術》加州大學研發「光控心臟組織」，綠光一閃精準模擬心跳！為心臟病藥物篩選開創新局
1. 無需電極、可精準模擬心跳的光控生物裝置
2. 即時觀測心肌真實影響，可作為藥物篩選利器
3. 光驅動調節的柔性貼片，有望應用於受損心肌
無需電極、可精準模擬心跳的光控生物裝置
加州大學爾灣分校 (UC Irvine) 的研究團隊成功開發出一款可透過光能驅動的生物聚合物混合心臟裝置，該研究成果已於三月底發表於國際期刊《Cell Biomaterials》。這項創新技術能在不使用金屬電極的情況下，以電學與力學方式控制活體心臟組織，為心臟病研究、心臟藥物測試與心律不整治療帶來重大突破。
研究團隊將新生大鼠的心室肌肉細胞培養於光電基板上，並模擬天然心肌的組織結構，接著，將此分層結構進一步製成具有懸臂幾何結構 (一端被、另一端懸空並自由延伸，中間沒有任何支撐) 的肌肉薄膜，使研究人員能夠直接觀察並量化由光脈衝引起的心臟收縮運動。當這個結合了「光電聚合物薄膜」與「活體心臟細胞」的裝置受到柔和的可見綠光脈衝照射時，該材料會產生光電流，刺激心臟細胞同步收縮，完美模擬健康的人類心跳。研究人員指出，這種機制不同於「光遺傳學」(optogenetics，需要對細胞進行基因改造以引入光敏蛋白質)，可直接應用於未經修飾的天然心臟組織，且此技術完全排除了傳統剛性金屬電極可能造成的組織損傷或長期使用後可能出現的污染風險。
即時觀測心肌真實影響，可作為藥物篩選利器
該研究計畫負責人表示，這項技術最直接、最具影響力的應用在於藥物篩選與心臟疾病研究。相較於傳統使用硬質電極或簡化模型的體外測試工具，這套生物混合平台能讓研究人員將候選藥物直接應用於光控心臟組織上，並即時觀察藥物對心臟電氣傳導、機械應變及組織收縮強度的真實影響，提供更貼近真實的評估數據。
光驅動調節的柔性貼片，有望應用於受損心肌
由於該平台具備機械順應性且無剛性金屬元件，比傳統心律調節器更適合心臟柔軟且不斷運動的環境，因此，研究團隊期望將此技術進一步發展為可植入的柔性心臟貼片，使其能順應並包覆於生病或受損的心肌上，提供精準的光驅動心律調節治療。此外，目前團隊也正致力於開發能對近紅外光等較長波長 (可穿透組織層) 產生反應的進階版本。
資料來源：MedicalXpress
