Dùng laser điều khiển nhịp tim

Theo các nhà nghiên cứu ở Mĩ, một kĩ thuật điều hòa tốc độ nhịp tim bằng những xung ánh sáng ngắn có thể mang đến một loại máy điều hòa nhịp tim ít xâm hại hơn. Đội nghiên cứu do  Andrew Rollins tại trường đại học Reserve ở Cleveland, Hoa Kì, đã lần đầu tiên chứng minh làm thế nào có thể đồng bộ hóa nhịp tim trong cơ thể của một phôi chim cút với những xung ánh sáng laser hồng ngoại.

Cánh cửa mở sang những dụng cụ như vậy đã được mở ra vào năm 2008 khi những xung femto giây cực ngắn phát ra từ laser Ti:Sapphire đã có thể điều hòa hoạt động của những nhóm nhỏ cardiomyocyte, những tế bào chuyên dụng trong cơ tim co lại đồng bộ để tạo ra nhịp tim. Thật không may, cái giá phải trả là nguy cơ gây nguy hiểm cho các tế bào trong quá trình đó.

Trong nghiên cứu mới, nhóm của Rollins xuất phát từ một nghiên cứu chứng tỏ ánh sáng hồng ngoại dạng xung có thể ảnh hưởng đến “thế tác dụng” của một tế bào, tên gọi như vậy chỉ những biến thiên nhanh chóng ở sự lệch thế bên trong một tế bào, cái được cho là bước đầu tiên tiến tới sự co cơ. Những tác dụng này đã được trông thấy ở những mức phơi sáng dưới ngưỡng gây nguy hại.

 

Ảnh chụp phôi chim 53 giờ ấp. Một sợi quang (bên dưới) mang các xung quang học đến bắt nhịp quả tim, còn laser khảo sát tốc kế Doppler (bên trái) ghi lại nhịp tim. Ảnh: Michael Jenkins.

Làm đập trái tim chim

Bật nguồn sáng sang một diode laser hồng ngoại dạng xung mili giây hoạt động ở bước sóng 1,88 μm, đội nghiên cứu đã thận trọng nhắm vào một diện tích 0,3 mm2 ống tim của một phôi mầm chim cút. Trái tim trong phôi chim bắt đầu đập sau khoảng 40 giờ ấp, vì thế đội Cleveland sử dụng phôi 53 và 59 giờ ấp có trái tim thường đập xấp xỉ mỗi 2 giây một lần. Ánh sáng được đưa vào qua một sợi quang đường kính 400 μm, đặt cách chỗ phôi 500 μm, và ống tim được rọi sáng mỗi giây hai lần.

Kết quả là sự đồng bộ hóa giữa xung laser và tốc độ tim của phôi, với mỗi xung cảm ứng một nhịp tim. Tăng tần số rọi sáng lên 3 xung một giây làm cho nhịp tim tăng lên theo, và khi laser tắt đi thì nhịp tim giảm trở lại gần mức ban đầu của nó. Chừng nào cường độ phơi sáng được giữ dưới một ngưỡng trên nào đó, đội nghiên cứu xác định được ngưỡng đó khoảng chừng 0,81 Jcm-2, thì nhịp tim ăn khớp thành công với xung sáng mà chẳng có dấu hiệu nào của sự nguy hại được trông thấy dưới kính hiển vi điện tử.

Phôi chim là mô hình quan trọng cho nghiên cứu tổng quát về sự tăng trưởng tim và các khuyết tật bẩm sinh, một chủ đề vẫn còn nhiều điều chưa rõ. Đó là vì chim có xu hướng có cấu tạo giải phẫu tương đối đơn giản phát triển nhanh chóng mà vẫn còn có những sự điều khiển chặt chẽ hoạt động ở “động vật có xương sống còn sống”. Một phương thức không xâm lấn điều hòa nhịp tim sẽ cho các nhà nghiên cứu một phương tiện thao tác các lực hoạt động trong “thòng lọng” của một ống tim thành một cơ quan bốn buồng ngăn, và mang lại những phương pháp mới khảo sát cái xảy ra trong quá trình đó.

Giải phóng thế tác dụng

Tuy nhiên, viễn cảnh của việc thay các máy điều hòa nhịp tim chạy điện trong cơ thể người với những tương đương trang bị laser vẫn hãy còn xa, chí ít là bởi nguyên do vì sao laser tạo ra hiệu ứng trên cho đến nay vẫn chưa rõ. Đội khoa học người Mĩ tin rằng nó gây ra một gradient nhiệt, mở ra những kênh ion và cảm ứng các thế tác dụng dưới những điều kiện thích hợp. Người ta vẫn không rõ nếu áp dụng cho các mô mờ đục hơn của tim người thì có đảm bảo hay không.

Họ tin rằng các máy quang điều hòa nhịp tim có thể có lợi thế so với các mẫu chạy điện. Chúng sẽ không cần tiếp xúc vật lí với tim, và vì thế tránh được nguy cơ bản thân các điện cực thỉnh thoảng có thể chạm trúng cơ quan mà chúng đang hỗ trợ. Thêm nữa, laser có thể tập trung hẹp vào một diện tích đặc biệt nào đó như mong muốn.

Nguồn: physicsworld.com

Vui lòng ghi rõ "Nguồn Thuvienvatly.com" khi đăng lại bài từ CTV của chúng tôi.

Nếu thấy thích, hãy Đăng kí để nhận bài viết mới qua email
Tin tức vật lý
Extension Thuvienvatly.com cho Chrome

Thêm ý kiến của bạn

Security code
Refresh

Các bài khác


Khi dòng điện tác dụng lên nam châm
08/06/2022
Khả năng khai thác lượng điện năng có vẻ vô tận là một trong những nền tảng của thế giới hiện đại. Công nghệ ấy
Nhận thức lịch sử về nam châm
28/05/2022
Vào năm 1600, một bác sĩ người Anh cho biết ngoài trọng lực, Trái Đất còn tác dụng những lực khác khi ông chỉ ra rằng hành
Photon là gì?
25/07/2021
Là hạt sơ cấp của ánh sáng, photon vừa bình dị vừa mang đầy những bất ngờ. Cái các nhà vật lí gọi là photon, thì những
Lược sử âm thanh
28/02/2021
Sóng âm: 13,7 tỉ năm trước Âm thanh có nguồn gốc từ rất xa xưa, chẳng bao lâu sau Vụ Nổ Lớn tĩnh lặng đến chán ngắt.
Đồng hồ nước Ktesibios
03/01/2021
Khoảng năm 250 tCN. “Đồng hồ nước Ktesibios quan trọng vì nó đã làm thay đổi mãi mãi sự hiểu biết của chúng ta về một
Tic-tac-toe
05/12/2020
Khoảng 1300 tCN   Các nhà khảo cổ có thể truy nguyên nguồn gốc của “trò chơi ba điểm một hàng” đến khoảng năm 1300
Sao neutron to bao nhiêu?
18/09/2020
Các nhà thiên văn vật lí đang kết hợp nhiều phương pháp để làm hé lộ các bí mật của một số vật thể lạ lùng nhất
Giải chi tiết mã đề 219 môn Vật Lý đề thi TN THPT 2020 (đợt 2)
04/09/2020

360 độ

Vật lý 360 độ là trang tin nhanh, trao đổi chuyên đề vật lý và các khoa học khác cũng như các nội dung liên quan đến dạy và học.
Hi vọng các bạn giúp chúng tôi bằng cách đăng kí làm CTV.
Liên hệ: banquantri@thuvienvatly.com