Ученые из университета западного района Кейс (Case Western Reserve University) и университета Вандербилт (Vanderbilt University) провели ряд экспериментов по воздействию лазерного света на живое сердце. Согласно результатам этих исследований с помощью лазерного луча можно управлять ритмом биения сердца, что, в свою очередь, может стать основой для создания лазерных кардиоводителей, которые оказывают на сердце менее разрушительное воздействие.

Согласно рассказу Майкла Дженкинса, ученому из университета западного района Кейс и одному из авторов материала в журнале Nature Photonics, электрические импульсы от обычного кардиоводителя воздействуют на все сердце в целом, заставляя сокращаться абсолютно все его части, что приводит к повышенной нагрузке на сердечные мышцы. Используя луч лазера можно оказать точечное воздействие исключительно на нужную область сердца. Эта технология настолько точна, что можно оказывать стимулирующее воздействие только на одну живую клетку.

Для проверки теории ученые взяли перепелиное яйцо с зародышем внутри. Сквозь крошечное отверстие в скорлупе яйца был пропущено оптическое волокно, которое было вплотную приближено к сердцу зародыша. После этого на сердце зародыша ученые оказывали воздействие импульсами лазерного света длиной в одну миллисекунду.

Когда лазерный луч попадал на ткани сердца, он вызывал появление температурного градиента, та часть ткани, на которую падал свет, становилась немного горячее. Разница температур приводила к появлению ионного канала в клеточных мембранах, через которые начинали двигаться заряженные частицы, ионы, создавая таким образом слабый электрический импульс, заставлявший сокращаться сердце зародыша. В нормальных условиях сердце зародыша бьется с частотой один раз в 1.5 секунды. Импульсы лазерного света, которые подавались с меньшей частотой, заставляли сердце биться с частотой один раз в две секунды. После отключения лазера сердечный ритм зародыша возвращался в нормальное состояние. В результате проверок оказалось, что свет лазера совершенно не навредил тканям сердца.

Хотя ученые, нарушив целостность скорлупы яйца, буквально лишили зародыша птицы жизни, они надеются, что разработанная новая технология в будущем позволит спасти немало человеческих жизней. Лазерные кардиоводители будут более просты во внедрении, их внедрение не будет вызывать осложнений и они для работы будут требовать меньшего количества энергии, позволяя устройству работать дольше, чем их электрические аналоги.