Skocz do zawartości
Forum Kopalni Wiedzy
KopalniaWiedzy.pl

Co w mięśniu piszczy?

Rekomendowane odpowiedzi

Dzięki zastosowaniu endoskopu wyposażonego w głowicę wielkości igły, badaczom z Uniwersytetu Stanforda udało się zajrzeć do wnętrza pracującego mięśnia i zaobserwować jego pracę. Procedura jest nie tylko precyzyjna, lecz także charkateryzuje się niewielką inwazyjnością w porównaniu do stosowanych dotychczas metod.

Opracowane przez Amerykanów urządzenie pozwala na obserwację pojedynczych sarkomerów - kurczliwych jednostek wewnątrz komórek mięśnia, składających się z kilku rodzajów białka. Pojedyncza komórka mięśniowa może zawierać nawet kilkaset tysięcy tych stuktur, których długość wynosi kilka mikrometrów (milionowych części metra). Możliwość obserwacji pracy muskułów w tak doskonałym zbliżeniu wspomoże diagnostykę niektórych chorób układu mięśniowo-szkieletowego i pozwoli wielu pacjentom na uniknięcie bolesnej i wyjątkowo nieprzyjemnej biopsji, czyli pobrania fragmentów tkanki do badań.

Nowatorska maszyna powstała w ramach funkcjonującego na Uniwersytecie Stanforda programu Bio-X. Celem tej inicjatywy, powołanej do życia dziesięć lat temu, jest integracja wysiłków badaczy zajmujących się różnymi działami nauki w celu opracowania rozwiązań mających zastosowanie w biologii i medycynie. Jednym z dokonań zespołu pracującego w ramach Bio-X jest stworzenie mikroskopijnej sondy, wbijanej przez skórę i umieszczanej wewnątrz mięśnia. Dzięki zainstalowanemu laserowi wysyła ona światło, a następnie, dzięki analizie odbitej fali, tworzy pojedynczą "klatkę" obrazu. Wykonanie serii takich zdjęć pozwala na obserwację pracy sarkomeru in vivo. Co więcej, możliwe jest oglądanie tego obrazu w czasie rzeczywistym. Na tym nie koniec, gdyż odpowiednia regulacja głębi ostrości obrazu pozwala na uzyskanie obrazu trójwymiarowego.

Stworzone urządzenie może być używane na wiele sposobów. Pozwoli ono na analizę wielu procesów, których zrozumienie było znacznie utrudnione, gdy jedynym materiałem do badań była "martwa" próbka pobrana dzięki biopsji. Autor maszyny, Scott Delp, widzi zastosowanie swojego dzieła m.in. w diagnostyce uszkodzeń mięśni związanych z urazami rdzenia kręgowego i udarem mózgu, a także niektórych schorzeń związanych bezpośrednio z nieprawidłową pracą muskułów.

Wśród innych potencjalnych zastosowań nowatorskiego endoskopu wymienia się m.in. badania z zakresu biomechaniki i konstrukcji różnego rodzaju protez. Możliwe będzie także jego użycie podczas zabiegów transplantacji ścięgien, wymagających ogromnej precyzji niezbędnej dla prawidłowego funkcjonowania przyłączonych do nich mięśni. Jak tłumaczy Scott Delp, jeżeli zmierzysz podczas zabiegu długość sarkomerów, możesz ustawić je tak, by pracowały przy swojej optymalnej długości. Umożliwia to osiągnięcie pełnej siły mięśni.

O odkryciu donosi serwis internetowy czasopisma Nature.

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Jeśli urządzonko będzie faktycznie tak skuteczne, jak to twórcy obiecują, to teraz dopiero się zacznie... :)

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Jeśli chcesz dodać odpowiedź, zaloguj się lub zarejestruj nowe konto

Jedynie zarejestrowani użytkownicy mogą komentować zawartość tej strony.

Zarejestruj nowe konto

Załóż nowe konto. To bardzo proste!

Zarejestruj się

Zaloguj się

Posiadasz już konto? Zaloguj się poniżej.

Zaloguj się

  • Podobna zawartość

    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Zespół dr. inż. Łukasza Frącczaka z Politechniki Łódzkiej pracuje nad innowacyjnym endoskopem o wydłużonym zasięgu, który pomoże w szybkim i skutecznym leczeniu układu pokarmowego.
      Cały pomysł w zasadzie wziął się od lekarzy chirurgów, którzy mają problem ze zdiagnozowaniem pacjentów, zwłaszcza w dalszej części układu pokarmowego. Wiadomo, w polskich warunkach zlecanie kolejnych badań i ich przeprowadzenie to jest odwlekanie o kolejne miesiące, natomiast pacjent cały czas pozostaje chory bez zdiagnozowanej choroby, dlatego też takie urządzenie już przy pierwszym badaniu kolonoskopowym umożliwiłoby znacznie szerszą diagnostykę. Zatem cały okres leczenia [...] znacznie by się skrócił - mówi Frącczak.
      Jak dodaje dr Katarzyna Koter, na razie robot mierzy 85 cm. Planowane jest zbudowanie prototypu o długości 1,5 i do 2 m. Docelowo chcielibyśmy, aby taki robot miał 4 m długości, czyli umożliwiał przebadanie zarówno jelita grubego, jak i wejście do fragmentu jelita cienkiego.
      Naukowcy musieli zmierzyć się z wyzwaniami, związanymi ze specyficznym środowiskiem jelit. Jak dowiadujemy się z opublikowanego przez uczelnię filmiku, opatentowali nawet sztuczne mięśnie - napęd, który imituje ruchy glisty ludzkiej.
      Uczeni podkreślają, że pod względem robotyki układ pokarmowy człowieka jest bardzo trudnym środowiskiem. [...] Ma bardzo niski współczynnik tarcia i jest bardzo ciasny w środku. Poza tym układ pokarmowy jest wrażliwy na bodźce zewnętrzne. Do tej pory lekarze poprzez badanie kolonoskopowe mogli zbadać tylko i wyłącznie okrężnicę i niewielki odcinek jelita krętego.
      Doktor Koter wyjaśnia, że ze względu na ruch wężopodobny robot powinien być mniej inwazyjny w porównaniu do tradycyjnej kolonoskopii. Nie powinien wywierać dużych sił na ścianki jelita. Zmniejszałoby to ryzyko uszkodzenia jelita oraz bolesność badania. Obecnie robot ma średnicę 15-16 mm, jeśli jednak chcemy efektywnie zbadać jelito cienkie, trzeba będzie ten wymiar jeszcze zmniejszyć. Wyposażenie takiego robota w narzędzia i w kanał roboczy pozwoli nam, na przykład, na pobieranie próbek do późniejszych badań.
      Wg Frącczaka, zbudowanie robota o strukturze wężopodobnej na mięśniach pneumatycznych jest dość nowym odkryciem. Tutaj akurat mamy [...] dwa zgłoszenia patentowe. Składamy dwa roboty. Jeden jest zbudowany w oparciu o mięśnie McKibbena. Druga konstrukcja robota jest zbudowana w oparciu o mięśnie poprzeczne. Na ten wynalazek mamy już przyznany patent i wykorzystujemy to dalej w budowie [...].
      Na wprowadzenie robota do praktyki klinicznej musimy jeszcze poczekać. Na dzień dzisiejszy opracowaliśmy [bowiem] tylko i wyłącznie sam napęd takiego endoskopu. Przetestowaliśmy go w warunkach zbliżonych do tych, w których będzie pracował. Mamy już stworzony demonstrator technologii, że takie urządzenie potrafi wchodzić do ciała pacjenta i może być stosowane w medycynie. Natomiast do końcowego produktu... No tutaj jeszcze kilka lat pracy będzie trzeba w to włożyć - podsumowuje Frącczak.
       


      « powrót do artykułu
    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Po raz pierwszy wykazano, że otyłość bezpośrednio wywołuje elektryczne anomalie w pracy serca.
      Kardiolog i doktorant Hany Abed z Uniwersytetu w Adelajdzie podkreśla, że naukowcy dysponują coraz większą liczbą dowodów, że otyłość zmienia budowę, rozmiary serca, sposób, w jaki się ono kurczy, a także funkcję elektryczną mięśnia. Skutkiem tego ostatniego jest najczęstsze zaburzenie rytmu serca – migotanie przedsionków. Abed prowadzi badania, które mają ujawnić, jak otyłość wpływa na serce i czy spadek wagi może obniżyć ryzyko rozwoju migotania przedsionków.
      Wiemy już, że otyłość prowadzi do wzrostu ciśnienia i obciążenia serca. Najnowsze badania laboratoryjne na modelu owczym pokazują także, że otyłość wywołuje elektryczne nieprawidłowości w przedsionkach serca.
      Kardiolog z uniwersyteckiego Centrum Zaburzeń Rytmu Serca ujawnia, że w Australii częściej hospitalizuje się pacjentów z powodu migotania przedsionków niż niewydolności serca. Problem polega na tym, że migotanie przedsionków jest zazwyczaj wychwytywane przypadkowo: podczas kontroli lekarskiej lub gdy pojawiają się zawroty głowy, palpitacje serca czy bóle w klatce piersiowej. Niestety, często pierwszym objawem zaburzenia rytmu serca bywa dopiero udar.
      Abed ujawnia, że specjaliści z sektora medycznego szacują, że do 2020 r. aż 2/3 przypadków migotania przedsionków będzie można przypisać samej tylko otyłości. Naukowiec z antypodów wyjaśnia, że osoby najbardziej zagrożone migotaniem przedsionków – seniorzy – stają się coraz grubsze, przez co ryzyko rozwoju choroby serca jest u nich coraz wyższe.
    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Nić pajęcza jest materiałem niezwykłym. Jest nie tylko pięć razy bardziej wytrzymała na rozciąganie od nici stalowej o tej samej masie, lecz dodatkowo jest bardziej elastyczna od gumy. Dzięki naukowcom z University of Akron dowiadujemy się o jeszcze jednej niezwykłej właściwości tego polimeru: zmienia on swoją długość pod wpływem zmian wilgotności powietrza, co oznacza, że może stać się materiałem do budowy sztucznych mięśni dla nanorobotów.
      Jak wspomina autor badań nad pajęczymi nićmi, prof. Ali Dhinojwala z Wydziału Nauk o Polimerach na University of Akron, kurczenie się i rozszerzanie nici pod wpływem zmian wilgotności zaobserwował jego kolega z Wydziału Biologii, prof. Todd Blackledge. Naukowcy z zespołu prof. Dhinojwali postanowili wykorzystać to zjawisko w praktyczny sposób i zbudowali prosty układ zdolny do podnoszenia ciężarów.
      Już podczas pierwszych obserwacji zauważono, że obniżenie wilgotności powietrza z 90% do 10% wystarcza, by nić o długości ok. 4 cm i średnicy 5,5 µm była w stanie podnieść w ciągu trzech sekund ciężarek ważący 9,5 mg na wysokość 0,65 mm. Co prawda oznacza to skrócenie się włókna zaledwie o 1,7%, lecz siła wytworzona w tym procesie, przekraczająca 50-krotnie siłe wytwarzaną przez ważące tyle samo włókno ludzkiego mięśnia, robi niemałe wrażenie. Zupełnie niesamowicie brzmi za to wielkość naprężeń, z jakimi radzi sobie skracająca się nić, wynosiły one bowiem aż... 40 megapaskali.
      Proces zaobserwowany przez prof. Blackledge'a można wielokrotnie powtarzać bez utraty siły skurczu. Niestety, kurczliwość włókien jest stanowczo zbyt mała, by były one użyteczne w obecnej formie. Naukowcy z University of Akron liczą jednak, że opracowanie metod splatania nici w większe sznury pozwoli na znaczącą poprawę tego parametru bez utraty pozostałych cennych właściwości niezwykłego materiału. 
      Zdaniem prof. Dhinojwali udoskonalona wersja pajęczych sieci może mieć wiele zastosowań. Wśród przykładowych sposobów wykorzystania tego tworzywa badacz wymienia m.in. konstrukcję siłowników dla robotów i nanomaszyn, a także systemy dostarczania leków, zawory reagujące na wilgotność powietrza, a nawet... systemy wytwarzania energii. Co ważne, wynalazki te byłyby przyjazne dla środowiska i wydajne energetycznie, co czyni je bardzo atrakcyjnymi z punktu widzenia wielu gałęzi przemysłu.
      Ze względu na prawa autorskie zdjęcia układu stworzonego przez zespół z Akron są dostępne pod tym adresem.
    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Dzięki współpracy uniwersytetu Ryukoku oraz szkoły medycznej z Osaki powstały zdalnie sterowane kapsułki endoskopowe. Dotychczas lekarze nie byli w stanie kontrolować ruchów miniaturowego endoskopu po połknięciu go przez pacjenta.
      Japońscy naukowcy opracowali urządzenie, które generuje zmienne pole magnetyczne i wyposażyli kapsułkę w małe magnesy i rodzaj płetw. Dzięki generatorowi pola magnetycznego możliwe jest sterowanie prędkością przesuwania się kapsułki oraz kierunkiem, w którym się porusza.
      Standardowe wymiary urządzenia wynoszą 11 milimetrów średnicy i 26 milimetrów długości. Po wyposażeniu go w magnesy i płetwy zwiększają się one, odpowiednio, do 14 i 48 milimetrów. Dzięki urządzeniu możliwe będzie wykonanie np. szczegółowych badań żołądka. Wystarczy wypić wodę, w której kapsułka będzie mogła pływać.
      Przeprowadzono już eksperymenty, podczas których kapsułkę podano psu. Potwierdziły one, że pole magnetyczne nie wpływa na pracę kamery i przesyłanie obrazu. Sam obraz jest dobrej jakości, a prędkość i kierunek ruchu kapsułki można kontrolować.
    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Od pewnego czasu wiadomo, że długotrwałe stosowanie statyn - leków blokujących enzym kluczowy dla syntezy cholesterolu w organizmie - może powodować uszkodzenie mięśni. Teraz, dzięki badaniom przeprowadzonym przez naukowców z Uniwersytetu Tuft's z Bostonu oraz Uniwersytetu w Bernie, okazuje się, że to szkodliwe zjawisko można bardzo łatwo przeoczyć.
      Ból mięśni jest jednym z pospolitych objawów ubocznych towarzyszących stosowaniu statyn. Dopiero po pewnym czasie zaobserwowano, że objaw ten nie oznacza wyłącznie dyskomfortu, gdyż w organizmach pacjentów często dochodzi także do niszczenia komórek mięśniowych. 
      Dotychczas wydawało się, że prostym sposobem na wykrycie uszkodzeń jest badanie poziomu tzw. kinazy kreatynowej we krwi. Enzym ten występuje naturalnie głównie wewnątrz komórek mięśniowych, co oznacza, że wzrost jego stężenia we krwi niemal jednoznacznie świadczy o uszkodzeniu mięśni. Niestety, jak się okazuje, w przypadku stosowania statyn ilość kinazy kreatynowej we krwi może utrzymywać się w normie nawet wtedy, gdy komórki mięśni zostały uszkodzone.
      Odkrycia dokonano dzięki biopsji tkanki mięśniowej wykonanej u 83 pacjentów, spośród których 44 cierpiało na przewlekłe bóle mięśni towarzyszące przyjmowaniu statyn. Analiza mikroskopowa pobranego materiału wykazała, że aż w 25 przypadkach komórki wyizolowane z mięśni nosiły wyraźne ślady uszkodzeń.
      Jeszcze bardziej niepokojący jest fakt, iż u części chorych, u których stwierdzono ten szkodliwy objaw, poziom kinazy kreatynowej nie przekraczał normy. Może to oznaczać, że u niektórych osób przyjmujących statyny może dochodzić do stopniowej degeneracji mięśni, która może pozostać niewykryta pomimo wykonywania regularnych testów laboratoryjnych.
      Nieco pocieszający jest fakt, iż poważna degeneracja mięśni wywołana przyjmowaniem statyn zdarza się bardzo rzadko, zaś odstawienie leków pozwala zwykle na naprawę tkanki. Warto mieć jednak świadomość, że dla pacjenta leczonego środkami z tej grupy nawet korzystne wyniki badań nie dają gwarancji, iż w jego organizmie wszystko funkcjonuje jak należy.
  • Ostatnio przeglądający   0 użytkowników

    Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.

×
×
  • Dodaj nową pozycję...