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Biohybrider Fisch aus menschlichen Herzzellen

17.02.2022

Forscher der Harvard University und der Emory University (USA) haben den ersten vollständig autonomen Biohybrid-Fisch aus Herzmuskelzellen entwickelt, die aus menschlichen Stammzellen stammen. Laut dem Pressedienst der Harvard School of Engineering and Applied Sciences schwimmen künstliche Fische und stellen die Muskelkontraktionen des Herzens wieder her. John A. Paulson.

Das erste in sich geschlossene biohybride Gerät wird aus Kardiomyozyten (Herzmuskelzellen) hergestellt, die aus menschlichen Stammzellen gewonnen werden. Es ahmt die Form und Bewegungen des Zebrafisches nach. Im Gegensatz zu früheren Geräten – einer biohybriden Qualle und einem künstlichen Rochen aus Rattenherzzellen – hat der biohybride Zebrafisch zwei Schichten von Muskelzellen, eine auf jeder Seite der Schwanzflosse. Wenn eine Seite zusammengedrückt wird, wird die andere gedehnt. Als Reaktion auf die Dehnung öffnet sich ein Proteinkanal, der eine Kontraktion verursacht, die die Dehnung auslöst, und so weiter. Es entsteht ein geschlossener Kreislauf, dank dessen sich die Fische mehr als 100 Tage bewegen können.

Die Forscher haben auch eine in sich geschlossene Schrittmachereinheit entwickelt, die einem Herzschrittmacher ähnelt und die Frequenz und den Rhythmus dieser spontanen Kontraktionen steuert. Zusammen ermöglichten die beiden Muskelschichten und der autonome Stimulationsknoten kontinuierliche, spontane und koordinierte Vorwärts- und Rückwärtsbewegungen der Flossen.

Biohybrid-Fische werden mit zunehmendem Alter immer besser. Die Amplitude der Muskelkontraktionen, die maximale Schwimmgeschwindigkeit und die Muskelkoordination nahmen während des ersten Monats zu, als die Kardiomyozytenzellen reiften. Schließlich erreichten biohybride Fische die gleiche Schwimmgeschwindigkeit und -effizienz wie Zebrafische in freier Wildbahn.

Die Entwicklung bringt Forscher der Entwicklung einer ausgeklügelteren künstlichen Muskelpumpe näher und bietet ein Modell zur Untersuchung von Herzerkrankungen wie Arrhythmien.

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Neueste Nachrichten aus Wissenschaft und Technik, neue Elektronik:

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Mini-Klimaanlage Sony Reon Pocket 5 09.05.2024

Der Sommer ist eine Zeit der Entspannung und des Reisens, doch oft kann die Hitze diese Zeit zu einer unerträglichen Qual machen. Lernen Sie ein neues Produkt von Sony kennen – die Mini-Klimaanlage Reon Pocket 5, die verspricht, den Sommer für ihre Benutzer angenehmer zu gestalten. Sony hat ein einzigartiges Gerät vorgestellt – den Reon Pocket 5 Mini-Conditioner, der an heißen Tagen für Körperkühlung sorgt. Damit können Benutzer jederzeit und überall Kühle genießen, indem sie es einfach um den Hals tragen. Diese Mini-Klimaanlage ist mit einer automatischen Anpassung der Betriebsmodi sowie Temperatur- und Feuchtigkeitssensoren ausgestattet. Dank innovativer Technologien passt Reon Pocket 5 seinen Betrieb an die Aktivität des Benutzers und die Umgebungsbedingungen an. Benutzer können die Temperatur einfach über eine spezielle mobile App anpassen, die über Bluetooth verbunden ist. Darüber hinaus sind speziell entwickelte T-Shirts und Shorts erhältlich, an denen ein Mini-Conditioner angebracht werden kann. Das Gerät kann oh ... >>

Energie aus dem Weltraum für Raumschiff 08.05.2024

Mit dem Aufkommen neuer Technologien und der Entwicklung von Raumfahrtprogrammen wird die Erzeugung von Solarenergie im Weltraum immer machbarer. Der Leiter des Startups Virtus Solis teilte seine Vision mit, mit dem Raumschiff von SpaceX Orbitalkraftwerke zu bauen, die die Erde mit Strom versorgen können. Das Startup Virtus Solis hat ein ehrgeiziges Projekt zur Schaffung von Orbitalkraftwerken mit dem Starship von SpaceX vorgestellt. Diese Idee könnte den Bereich der Solarenergieerzeugung erheblich verändern und sie zugänglicher und kostengünstiger machen. Der Kern des Plans des Startups besteht darin, die Kosten für den Start von Satelliten ins All mithilfe von Starship zu senken. Es wird erwartet, dass dieser technologische Durchbruch die Solarenergieproduktion im Weltraum gegenüber herkömmlichen Energiequellen wettbewerbsfähiger machen wird. Virtual Solis plant den Bau großer Photovoltaikmodule im Orbit und nutzt Starship für die Lieferung der notwendigen Ausrüstung. Allerdings eine der größten Herausforderungen ... >>

Neue Methode zur Herstellung leistungsstarker Batterien 08.05.2024

Mit der Entwicklung der Technologie und dem zunehmenden Einsatz von Elektronik wird die Frage der Schaffung effizienter und sicherer Energiequellen immer dringlicher. Forscher der University of Queensland haben einen neuen Ansatz zur Herstellung von Hochleistungsbatterien auf Zinkbasis vorgestellt, der die Landschaft der Energiebranche verändern könnte. Eines der Hauptprobleme herkömmlicher wiederaufladbarer Batterien auf Wasserbasis war ihre niedrige Spannung, die ihren Einsatz in modernen Geräten einschränkte. Doch dank einer neuen, von Wissenschaftlern entwickelten Methode konnte dieser Nachteil erfolgreich überwunden werden. Im Rahmen ihrer Forschung wandten sich Wissenschaftler einer speziellen organischen Verbindung zu – Catechol. Es erwies sich als wichtige Komponente, die die Stabilität der Batterie verbessern und ihre Effizienz steigern kann. Dieser Ansatz hat zu einer deutlichen Spannungserhöhung der Zink-Ionen-Batterien geführt und sie damit wettbewerbsfähiger gemacht. Laut Wissenschaftlern haben solche Batterien mehrere Vorteile. Sie haben b ... >>

Alkoholgehalt von warmem Bier 07.05.2024

Bier, eines der häufigsten alkoholischen Getränke, hat einen ganz eigenen Geschmack, der sich je nach Temperatur des Konsums verändern kann. Eine neue Studie eines internationalen Wissenschaftlerteams hat herausgefunden, dass die Biertemperatur einen erheblichen Einfluss auf die Wahrnehmung des alkoholischen Geschmacks hat. Die vom Materialwissenschaftler Lei Jiang geleitete Studie ergab, dass Ethanol- und Wassermoleküle bei unterschiedlichen Temperaturen unterschiedliche Arten von Clustern bilden, was sich auf die Wahrnehmung des alkoholischen Geschmacks auswirkt. Bei niedrigen Temperaturen bilden sich eher pyramidenartige Cluster, wodurch die Schärfe des „Ethanol“-Geschmacks abnimmt und das Getränk weniger alkoholisch schmeckt. Im Gegenteil, mit steigender Temperatur werden die Cluster kettenförmiger, was zu einem ausgeprägteren alkoholischen Geschmack führt. Dies erklärt, warum sich der Geschmack einiger alkoholischer Getränke, wie z. B. Baijiu, je nach Temperatur ändern kann. Die Erkenntnisse eröffnen Getränkeherstellern neue Perspektiven, ... >>

Zufällige Neuigkeiten aus dem Archiv

Entwickelt das feinste Ionensieb 09.09.2021

Forscher der King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) haben gezeigt, dass sich die Parameter von Ionensieb-Polymermembranen hochpräzise steuern lassen.

Es ist bekannt, dass der Mechanismus der Übertragung von Nervenimpulsen bei Tieren und der Kontraktion oder Entspannung von Muskeln den Transfer von Natrium- und Kaliumionen durch Membranen beinhaltet. Wenn hergestellte Membranen diese Art von Ionenselektivität erreichen könnten, wäre es möglich, viele Technologien wie Wasseraufbereitung und Bergbau zu transformieren.

Ionen entstehen, wenn Atome oder Moleküle Elektronen abgeben oder aufnehmen und dadurch eine positive oder negative elektrische Ladung erhalten. Natrium-, Lithium- oder Chloridionen haben einen Durchmesser von weniger als 1 Nanometer (10-9 Meter).

Die Forscher nutzten die bekannten Größen der Ionen, um die Monomere zu bestimmen, aus denen die Membran aufgebaut werden könnte. Ein Monomer ist ein Molekül, das mit anderen Partikeln Verbindungen eingeht und als strukturelle Einheit Teil des Polymers ist. Beispielsweise ist Ethylen wie andere Kohlenwasserstoffmoleküle ein Monomer. Die Membranen selbst wurden nach dem Verfahren der Elektropolymerisation hergestellt - der Abscheidung von Filmen aus Monomerlösungen auf der Oberfläche elektrisch leitfähiger Materialien.

Bevor ein erfolgreiches Ergebnis erzielt werden konnte, gingen die Wissenschaftler mehr als hundert Proben durch. Die resultierenden Membranen übertrafen jedoch alle zuvor in Tests mit ionenhaltigen Lösungen hergestellten Membranen.

Die naheliegendste Anwendung ist die Entfernung von Salzionen aus Meerwasser zur Gewinnung von Trinkwasser. Membranen, die die für uns interessanten Ionen selektiv durchlassen, können sowohl in einer neuen Generation genauerer und flexiblerer Sensortechnologien als auch in Batterien verwendet werden, die ebenfalls mit Ionentransport arbeiten.

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