Несмотря на повышение качества медицинского обслуживания в развитых странах, сердечно-сосудистые заболевания продолжают удерживать печальную пальму первенства в списке причин смерти. Некоторые из заболеваний требуют восстановления сердечных тканей, однако существующие наноструктурированные материалы, например альгинат, используемые для в качестве каркаса для восстановления таких тканей, обладают существенным недостатком - весьма посредственной проводимостью, что не позволяет восстановленному участку сердечной мышцы сокращаться / расслабляться синхронно с неповрежденными тканями.
Все дело в том, что пористая структура используемых каркасных материалов препятствует прямому контакту между клетками, затрудняя передачу электрических импульсов. Для обеспечения контакта между разделенными клетками коллектив американских исследователей предложил "навести мосты" золотых (выбранных из-за нетоксичности золота) нанонитей (рис.1), что отчетливо видно на СЭМ-микрофотографиях (рис.2). Увеличение проводимости было подтверждено измерением проводимости (для чего пленка композита альгинат-нанонити была нанесено на подложку, покрытую ITO) и импеданса (для чего все та же пленка была зажата между двумя подложками, покрытыми ITO).
Однако здесь можно задаться уместным вопросом - не будут ли нанесенные нанонити препятствовать росту тканей на альгинатном каркасе? Чтобы развеять все наши сомнения, авторы статьи извлекли клетки кардиомиоцита и фибробласта из левого желудочка падшей смертью храбрых лабораторной крысы и посеяли их на "чистый" альгинат и на композит. Спустя три и восемь дней созревания (первые три в так называемых стационарных условиях без внешнего электрического поля и последние пять с ним) была обнаружена сильная флуоресценция тропонина I (белок, участвующий в связывании ионов кальция и сокращении мышцы) в образце, содержащем композит, но не в чистом альгинате (рис.3). Вместе с тем, в "композитном" образце была обнаружена большая концентрация коннексина-43 (белка образующего щелевые межклеточные контакты, обеспечивающего синхронное сокращения сердечных клеток). Таким образом, добавление золотых нанонитей к альгинату не только способствовало установлению полноценного электрического контакта между клетками, но также обеспечило лучший механический контакт между каркасом и клетками.
Поскольку в процессе сокращения/расслабления мышц существенно изменяется концентрация ионов кальция, то по ее изменению можно судить о синхронности сокращения / расслабления соседних клеток (рис.4).