7 Feb 2019 Gakken Editorial

Penemuan Sensor Lembut untuk Monitor Sel Jantung

Untuk pertama kalinya, para peneliti telah mendemonstrasikan sebuah perangkat elektronik untuk memonitor secara cermat detak jantung tanpa memengaruhi bentuk dan fungsinya. Sebuah kolaborasi antara Universitas Tokyo, Universitas Kedokteran Wanita Tokyo, dan RIKEN di Jepang menghasilkan sampel fungsional sel jantung dengan sensor nanomesh lunak yang bersentuhan langsung dengan jaringan. Alat ini dapat membantu mempelajari sel, organ, dan obat lain. Ini juga membuka jalan bagi perangkat medis ‘tertanam’ di masa depan.

Di dalam diri kita masing-masing berdetak jantung yang menopang kehidupan. Sayangnya, organ ini tidak selalu sempurna dan terkadang salah. Salah satu cara atau penelitian lain pada jantung secara fundamental penting bagi kita semua. Jadi ketika Sunghoon Lee, seorang peneliti dalam kelompok Profesor Takao Someya di Universitas Tokyo, muncul dengan ide untuk sensor elektronik ultrasoft yang dapat memonitor sel-sel yang berfungsi, timnya menggunakan sensor ini untuk mempelajari sel-sel jantung, atau kardiomiosit saat mereka berdetak.

"Ketika para peneliti mempelajari kardiomiosit dalam aksi, mereka membiakkannya di cawan petri keras dan menempelkan probe sensor yang kaku. Ini menghambat kecenderungan alami sel untuk bergerak ketika sampel berdetak, sehingga pengamatan tidak mencerminkan kenyataan dengan baik," kata Lee.

"Sensor nanomesh kami membebaskan para peneliti untuk mempelajari kardiomiosit dan kultur sel lainnya dengan cara yang lebih setia pada bagaimana mereka berada di alam. Kuncinya adalah menggunakan sensor bersamaan dengan substrat fleksibel, atau pangkalan, agar sel dapat tumbuh," tambahnya.

Untuk penelitian ini, kolaborator dari Universitas Kedokteran Wanita Tokyo memasok kardiomiosit sehat yang berasal dari sel induk manusia. Basis untuk itu adalah bahan yang sangat lembut yang disebut fibrin gel. Lee menempatkan sensor nanomesh di atas kultur sel dalam proses yang kompleks, yang melibatkan pemindahan dan penambahan media cair pada waktu yang tepat. Ini penting untuk mengarahkan sensor nanomesh dengan benar.

Capture23

Perangkat Nanomesh untuk memantau kardiomiosit berdenyut secara dinamis dibedakan dari hiPSC. a, Gambar optik perangkat nanomesh buatan. Bilah skala, 2 mm. b, Memindai gambar mikroskop elektron dari nanomeshes. Skala bar, 200 μ m. c, ilustrasi skematis dari perangkat nanomesh. d, ilustrasi skematik kardiomiosit pada material kaku (kiri) dan kardiomiosit yang melekat nanomesh pada material lunak (kanan).

"Sensor fine mesh sulit untuk ditempatkan dengan sempurna. Ini mencerminkan sentuhan halus yang diperlukan untuk membuat itu di tempat pertama," lanjut Lee, "Untaian poliuretan yang mendasari seluruh sensor jala 10 kali lebih tipis dari rambut manusia. Butuh banyak latihan dan mendorong kesabaran saya sampai batasnya, tetapi akhirnya saya membuat beberapa prototipe yang berfungsi."

Untuk membuat sensor, pertama proses yang disebut electro-spinning mengekstrusi untaian ultrafine poliuretan menjadi lembaran datar, mirip dengan cara kerja beberapa printer 3D umum. Lembaran seperti laba-laba ini kemudian dilapisi parylene, sejenis plastik, untuk memperkuatnya. Parylene pada bagian tertentu dari mesh dihilangkan dengan proses etsa kering dengan stensil. Emas kemudian diterapkan pada area ini untuk membuat sensor probe dan kabel komunikasi. Parylene tambahan mengisolasi probe sehingga sinyal mereka tidak saling mengganggu.

Dengan tiga probe, sensor membaca tegangan yang ada di tiga lokasi. Pembacaan tersebut tampak familier bagi siapa saja yang menonton drama rumah sakit karena pada dasarnya itu adalah kardiogram. Berkat beberapa probe, peneliti dapat melihat propagasi sinyal, yang dihasilkan dari dan memicu sel untuk berdetak. Sinyal-sinyal ini dikenal sebagai aksi atau potensi lapangan dan sangat penting ketika menilai efek obat pada jantung.

"Sampel obat perlu sampai ke sampel sel dan sensor padat akan mendistribusikan obat dengan buruk atau mencegahnya mencapai sampel sama sekali. Jadi sifat berpori sensor nanomesh disengaja dan kekuatan pendorong di belakang seluruh gagasan," kata Lee . "Apakah itu untuk penelitian obat-obatan, monitor jantung atau untuk mengurangi pengujian pada hewan, saya tidak sabar untuk melihat perangkat ini diproduksi dan digunakan di lapangan. Saya masih mendapatkan perasaan yang kuat ketika saya melihat gambar close-up dari benang emas itu. "

Sumber -- https://www.nature.com/articles/s41565-018-0331-8

Penyakit Berita Riset dan Terobosan


7 Feb 2019 Gakken Editorial