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
