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Schweizer Forscher messen Aktivität von Herzzellen mit Nano-Vulkanen

04.09.2019

Forscher um Philippe Renaud von der ETH Lausanne und Stephan Rohr von der Universität Bern haben eine neue Methode entwickelt, um die Aktionspotenziale von Herzmuskelzellen zu messen. Nutzen könnte das Verfahren etwa der Grundlagenforschung über die Ursachen von Herzrhythmusstörungen. Zudem ließe sich damit die Wirkung von neu entwickelten Medikamenten auf die Zellen genauer analysieren.

Herzmuskelzellen nutzen ähnlich wie Nervenzellen elektrische Signale, um miteinander zu kommunizieren und sich zu koordinieren. Solche "Aktionspotenziale" sind die Grundlage des Herzschlags.

Die neue Methode beruht auf einer Elektrode in Form eines Nano-Vulkans. Der Ring des Vulkans besteht aus Gold und ist bestückt mit den gleichen Molekülen, die auch auf der Zellmembran sitzen. Im Kraterinneren sitzt eine Platinelektrode, um die elektrischen Signale zu messen. Das Äußere des Nano-Vulkans besteht aus einer isolierenden Glasschicht.

"Sobald man eine Zelle auf diese Struktur setzt, beginnt sie sich einzubetten", erklärte Benoit Desbiolles von der EPFL, Erstautor des Fachartikels im Journal "Nano Letters", in dem die Forscher die Methode vorstellen. Der scharfe Rand durchdringe die Membran und die Elektrode erreiche das Zellinnere. Der Goldring verankere sich in der Membran und schaffe die idealen Voraussetzungen für die Messungen.

Stabilere Interaktion erlaubt längere Messungen

Im Gegensatz zu bisherigen Methoden, für die die Zellmembran mit Elektroschock geöffnet werden musste, sei die Interaktion zwischen Zelle und Elektrode viel stabiler und erlaube längere Messungen, hieß es in einer Mitteilung der EPFL.

Mit dieser Methode lassen sich den Wissenschaftern zufolge nicht nur einzelne Zellen messen. "Wir können jetzt auch die Veränderung der Aktionspotenziale im Zuge ihrer Ausbreitung im Gewebe studieren, je nach Gewebestruktur und Erkrankungszustand", erklärte Rohr. Solches Wissen sei wichtig, um die Mechanismen hinter schweren Herzrhythmusstörungen besser zu verstehen.

In einem weiteren Schritt wollen die Forscher testen, ob man mit den Nano-Vulkanen ebenso gut die Aktionspotenziale von Nervenzellen und anderen erregbaren Zelltypen messen kann. "Die Nano-Vulkane öffnen eine Tür in die Zelle", so Desbiolles.

Service: Fachartikellink: http://go.apa.at/51BeSPvk

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