İsveç’teki Linköping Üniversitesi araştırmacıları, ilk kez kalp kası hücrelerinin elektriksel sinyal üretme mekanizmasını yapay olarak taklit etmeyi başardı. Çalışmaları 6 Mayıs 2026’da Nature’da yayınlandı. İletken plastiklere dayalı organik elektronik sistemlerle geliştirilen yapay hücreler, gelecekte daha gelişmiş kalp pilleri, biyouyumlu implantlar ve kalp sağlığını izleyen sensörlerin önünü açabilir.
İnsan kalbi yaşam boyunca yaklaşık 2,6 milyar kez atar. Bu kesintisiz çalışma, kalp kası hücrelerinde sodyum, potasyum ve kalsiyum iyonlarının hücre içine ve dışına taşınmasıyla gerçekleşen karmaşık elektriksel süreçler sayesinde mümkün olur. Bu iyon hareketleri “aksiyon potansiyeli” adı verilen elektriksel darbeleri oluşturur ve kalp kaslarının kasılarak kan pompalamasını sağlar. Ancak kalp hücrelerinin bu davranışını elektronik sistemlerle taklit etmek uzun süredir önemli bir mühendislik sorunu olarak görülüyordu. Bunun temel nedeni, kalpteki kalsiyum iyon kanallarının sodyum ve potasyum kanallarına göre çok daha yavaş çalışması. Geleneksel elektronik bileşenler ise çok hızlı çalışacak şekilde tasarlandığından, biyolojik zaman ölçeklerini gerçekçi biçimde yeniden oluşturmakta zorlanıyor.
Araştırmacılar bu sorunu çözmek için hem elektron hem de iyon taşıyabilen organik elektronik malzemeler kullandı. Geliştirilen sistem, “organik elektrokimyasal kardiyomiyosit” (OECM) olarak adlandırılıyor. İletken plastikten üretilen bu yapay hücre, kalp kası hücrelerinin elektriksel davranışlarını biyolojik örneklerine oldukça yakın şekilde yeniden oluşturabiliyor.
Sistem, hızlı sodyum akımının yanı sıra daha yavaş ve birbirine bağlı kalsiyum ile potasyum akımlarını da taklit ediyor. Böylece gerçek kalp hücrelerinde görülen aksiyon potansiyelinin farklı evreleri laboratuvar ortamında donanım düzeyinde üretilebiliyor. Araştırmacılar ayrıca yapay hücrelerin elektriksel veya kimyasal uyaranlara tepki verebildiğini ve canlı kalp hücrelerinden gelen biyolojik sinyallerle senkronize olabildiğini gösterdi.
Yapay sinir hücreleri de geliştirdiler
Ekip daha önce sinir hücrelerini taklit eden yapay sistemler geliştirmişti. Yeni çalışma ise kalp hücrelerinin çok daha karmaşık iyon dinamiklerini başarıyla yeniden oluşturarak önemli bir adım olarak değerlendiriliyor.
Araştırmacılara göre teknoloji henüz erken aşamada olsa da, gelecekte biyolojik hücrelerle doğrudan iletişim kurabilen küçük ve doğal kalp pilleri, kasları uyaran implantlar veya kalpteki erken ritim bozukluklarını tespit eden akıllı sensörler geliştirilebilir. Bunun için yapay hücrelerin biyolojik hücrelerden gelen sinyalleri alıp diğer hücrelere aktarabilmesi gerekiyor. Bilim insanları, bu hedefe ulaşılması halinde biyomedikal uygulamalara çok daha yakın olunacağını belirtiyor.
Görsel: Thor Balkhed
Kaynak: Nature