Het stimuleren van spiervezels met magneten zorgt ervoor dat ze in dezelfde richting groeien, waardoor spiercellen in het weefsel op één lijn komen te staan, rapporteren onderzoekers van het Massachusetts Institute of Technology (MIT) en Boston University op 20 oktober in het tijdschrift Apparaat. De bevindingen bieden een eenvoudigere, minder tijdrovende manier voor medische onderzoekers om de uitlijning van spiercellen te programmeren, wat sterk verbonden is met een gezonde spierfunctie.
“Het vermogen om in een laboratoriumomgeving uitgelijnde spieren te maken, betekent dat we modelweefsels kunnen ontwikkelen voor het begrijpen van spieren in gezonde en zieke toestanden en voor het ontwikkelen en testen van nieuwe therapieën die spierblessures of -ziekten bestrijden”, zegt senior auteur Ritu Raman (@DrRituRaman) , een MIT-ingenieur. Een beter begrip van de regels die de spiergroei bepalen, zou ook toepassingen kunnen hebben in de robotica, voegt ze eraan toe.
In een eerder onderzoek ontdekten Raman en collega's dat het 'oefenen' van spiervezels, door ze gedurende 30 dagen gedurende 10 minuten per dag te laten samentrekken als reactie op elektrische stimulatie, de vezels sterker maakte. Deze keer wilden de onderzoekers onderzoeken of het mechanisch stimuleren van de spiervezels gedurende hetzelfde tijdsbestek (in plaats van ze zelf te laten reageren) hetzelfde resultaat zou hebben. Om dit te onderzoeken ontwikkelden ze een methode om spierweefsel mechanisch te stimuleren die verschilt van typische laboratoriumtechnieken.
Wanneer mensen weefsels mechanisch willen stimuleren in een laboratoriumomgeving, pakken ze het weefsel over het algemeen aan beide uiteinden vast en bewegen het heen en weer, waarbij ze het hele weefsel uitrekken en samendrukken. Maar dit bootst niet echt na hoe cellen in ons lichaam met elkaar praten. We wilden de krachten tussen cellen in een weefsel ruimtelijk beheersen, passend bij inheemse systemen.”
Ritu Raman, senior auteur
Om de spiercellen realistischer te stimuleren, kweekten Raman en haar team cellen in een petrischaaltje op een zachte gel waarin magnetische deeltjes zaten. Wanneer ze een magneet onder de gel heen en weer bewogen, bewogen de deeltjes ook heen en weer, waardoor de cellen ‘buigden’. De onderzoekers konden de manier waarop de gel bewoog nauwkeurig controleren, en op hun beurt de grootte en richting van de krachten die de cellen ervoeren, door de sterkte en oriëntatie van de magneet te veranderen. Om de uitlijning van de spiervezels in de weefsels te meten en of ze synchroon samentrokken, ontwikkelden de medewerkers van het team aan de Boston University aangepaste software die automatisch video's van de spier volgde en grafieken van de beweging ervan genereerde.
“We waren erg verrast door de bevindingen van ons onderzoek”, zegt Raman. Hoewel het mechanisch stimuleren van de spiervezels gedurende een periode van tien dagen ze niet sterker leek te maken, zorgde het er wel voor dat ze allemaal in dezelfde richting groeiden.
“Bovendien waren we enthousiast toen we ontdekten dat, toen we spiercontractie activeerden, de uitgelijnde spieren synchroon klopten, terwijl niet-uitgelijnde spieren niet ritmisch klopten”, zegt Raman. "Dit bevestigde ons begrip dat de vorm en functie van spieren intrinsiek met elkaar verbonden zijn, en dat het controleren van de vorm ons kan helpen de functie te controleren."
Raman en collega's zijn van plan het onderzoek verder uit te breiden door te onderzoeken hoe verschillende mechanische stimulatieregimes zowel gezonde als zieke spiervezels beïnvloeden. Bovendien zijn ze van plan te onderzoeken hoe mechanische stimulatie andere soorten cellen beïnvloedt.
De onderzoekers werden ondersteund door het Early Career Program van het US DoD Army Research Office, het NSF CAREER-programma, het NEC Corporation Fund en het NSF Graduate Research Fellowship Program.
Rios, B., et al. (2023) Mechanisch programmeren van anisotropie in kunstmatige spieren met aandrijvende extracellulaire matrices. Apparaat. doi.org/10.1016/j.device.2023.100097.
- Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
- PlatoData.Network Verticale generatieve AI. Versterk jezelf. Toegang hier.
- PlatoAiStream. Web3-intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
- PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Milieu, Zonne, Afvalbeheer. Toegang hier.
- Plato Gezondheid. Intelligentie op het gebied van biotech en klinische proeven. Toegang hier.
- Bron: https://www.news-medical.net/news/20231020/New-method-uses-magnets-to-align-muscle-cells.aspx
