激光治愈你的心脏病

左图为对照,中图显示0.8焦耳/平方厘米的激光未对心脏造成伤害,右图显示能量提高5倍时心脏受损。

你可以把它当成是一种不同的光束疗法。美国科学家首次使用激光束控制了人类的心跳。这一发现为探索人类的心脏是如何构成的提供了新的工具,,也使光控心脏起搏器的问世成为可能。

普通的心脏起搏器是通过微弱的脉冲电流刺激该器官的肌肉细胞—叫做心肌细胞收缩,进而调整不规则心跳的节律。早在1967年,电信号起搏器面市不久,科学家就发现光能够提高心肌细胞的跳动频率,但他们没有试图控制怎样和何时加快心肌细胞的跳动频率。直到两年前年,日本的一个研究团队才使用一种近红外激光束,成功地控制了一组离体心肌细胞的搏动。但到目前为止,还没有人能够用光束起博整个心脏。

但在美国俄亥俄州克利夫兰市凯斯西储大学(Case Western Reserve University in Cleveland, Ohio)的一名生物医学工程师Michael Jenkins阅读了1967年的发现。他那时在从事为心脏组织成像的技术性工作,并开始考虑他实验室的红外线激光是否能让心脏与其脉冲频率一致跳动。他和他的同事使用激光束照射到一些离体了2-3天的鹌鹑活胚胎上,此时的胚胎心脏体积只有2立方毫米,比一团心肌细胞大不了多少,Jenkins认为是非常合适的实验材料。研究团队在今天出版的《自然•光子学》杂志上报告说胚胎的心跳跟激光的脉冲频率一致了起来。研究者可以将其心跳率加快50%,从每秒两次到每秒三次,然后再减慢。随后,研究小组测试了不同能量的激光,来寻找最安全和最有效起博心脏的那一束。结果表明,0.8焦耳/平方厘米的激光起搏器(比一个60瓦的电灯泡在照明一秒钟所需的能量还少)看起来不会对心脏造成伤害。但是,当能量提高到五倍时,受试的心脏细胞就被烤焦了。Jenkins表示,需要更多的实验来检验这些看起来没有受伤的心肌细胞所受到的长期影响,但这次的实验结果仍然是很有希望的。“我们想知道先天性心脏病是如何形成的,也心脏在发育过程中如何搏动会对此心脏的将来有影响,” Jenkins说,“用一种非侵害性的手段来控制心率是将是很有用的。”

日本大阪大学(Osaka University in Japan)的生物物理学家Nicholas Smith是首次使用激光控制心肌细胞的研究组的带头人,他表示:“我非常高兴看到这一进展,这是世界上首次用激光起博了整颗心脏。如果这项研究能够深入下去,人们将会发现,激光能做很多让人吃惊的事情”。

但要深入下去将涉及到回答一些问题。就象在早期研究中遇到的问题一样,激光究竟是如何刺激心脏工作的仍然不清楚,尽管许多科学家猜测温度的变化起了作用--目前Jenkins还无法确定他的研究方法能不能应用于体积更大的成年的心脏。Smith表示,如果上述问题能够得到解决,并且能确保心脏不会受到损伤的话,就有可能发展激光心脏起搏器来应用于临床治疗,比如用于心脏手术中或者可移植的装备。


EurekAlert!





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