心血管疾病是世界上最常见的死亡原因之一，心律失常在其中占有重要地位。为了消除它们，使用了一种相当激进的方法 - 除颤 - 一种放电，可以抑制波的传播，让心脏有机会以正常的节奏从头开始收缩。科学家们考虑了一种替代的非侵入性方法，通过使用光敏偶氮苯衍生物对细胞兴奋性进行光控来消除心律失常。
体外研究的结果发表在《混沌》杂志上。这项工作得到了俄罗斯科学和高等教育部的支持。心律失常是一种螺旋波。最常用的抑制方法是电击（除颤）。
然而，在很大一部分病例中，心律失常对这些方法非常有抵抗力。在受损的心脏组织中出现额外的电通路，然后，为了消除心脏波的不利传播，通常会进行消融手术 - 以破坏螺旋波传播的方式燃烧健康组织，为其制造障碍，从而恢复心脏的窦性节律。
莫斯科物理技术学院实验和细胞医学实验室的员工考虑了使用三甲基偶氮苯溴化铵 (AzoTAB) 以非侵入性方式阻止波在心脏组织中传播的可能性。在紫外线辐射的影响下，它改变了它的状态，变成另一种形式，因此，它改变了与之接触的组织的兴奋性。
“正常情况下，心脏中的兴奋波应该在整个组织中均匀分布，如果受到干扰，它会扭曲成螺旋形。这种螺旋会抑制新的心脏收缩，因此，心脏将无法正常收缩——发生心律失常。AzoTAB 在桌子上产生陀螺的效果，类似于螺旋。如果桌子倾斜，桌面会随之倾斜并离开桌子。因此，螺旋也会消失。
我们的工作表明，通过将类似于 AzoTAB 的光控物质引入血液，暴露在光线下可以改变组织特性。您可以根据紫外线指向的位置来改变心律失常的螺旋，最终摆脱波浪。同时，与其他一些治疗心律失常的方法不同，我们不使用任何侵入性仪器或心脏扫描设备，而只是简单地注射物质，”莫斯科研究所实验与细胞医学实验室的员工安德烈·别列日诺伊说物理与技术，关于研究。
科学家们研究了AzoTAB 产生的兴奋区中培养物中心肌组织螺旋波的漂移。这些物质可以让您以最小的影响改变心脏组织的导电性，从而控制心律失常。当然，AzoTab 被用作光控剂的一个简单示例。它有毒，实验室的任务之一是进一步开发用于这种光控的无毒方法。
“开发抑制心律失常的新方法需要深入了解螺旋波的动力学。在这项工作中，我们研究了模拟兴奋性梯度对心脏细胞培养的影响。我们的实验数据证实了心律失常波主要向较低的兴奋性转变。然而，在实验过程中，我们观察到向更高兴奋性的转变和没有转变。
为了解释这种效应，我们在计算机模型中重现了实验，它清楚地表明，为了解释观察到的漂移机制，不仅需要改变兴奋性系数（离子电流），还需要改变介质中的扩散系数. 因此，我们通过计算机模型的机械解释，通过实验证明了非侵入性光控心律失常的可能性，”莫斯科物理与技术研究所实验和细胞医学实验室负责人 Valeria Tsvelaya 总结道。