i

Aktuální číslo:

2025/7

Téma měsíce:

Umění

Obálka čísla

Vodivé polymery v biomedicíně

 |  11. 7. 2022
 |  Vesmír 101, 466, 2022/7

Měření elektrochemického potenciálu generovaného na buněčných membránách pomáhá už desítky let lékařům v diagnostice našeho zdravotního stavu – vzpomeňme např. na EEG či EKG . Vnější elektrické pole dokáže rovněž působit na řadu fyziologických procesů, včetně hojení ran. Tradičně využívané kovové vodiče mají řadu omezení a jejich funkci by proto mohly nahradit či doplnit vodivé polymery.

Když Luigi Galvani v roce 1792 popsal vliv elektřiny na funkci svalu, začalo být zřejmé, že elektrické jevy hrají v chování živých systémů významnou roli. Od té doby se poznání vlivu elektřiny na živé organismy významně rozšířilo. Pro lidskou fyziologii je klíčové elektrické pole generované v organismu pomocí gradientu iontů na biologických membránách. Toto pole ovlivňuje řadu pochodů, např. funkci nervových či svalových buněk.

V průběhu 20. století se rozvinula oblast medicíny zabývající se měřením elektrických signálů v organismu, např. v rámci studia funkce srdce či mozku. Postupně se rozvíjelo i využití jednoduchých kovových elektrod vhodných k ovlivnění biologických systémů. Například první studie, která popsala využití střídavého elektrického proudu k léčbě ventrikulární fibrilace u člověka, byla publikována již v roce 1956.

Membránový potenciál hraje klíčovou roli v mnoha biologických pochodech, jako jsou buněčné dělení, buněčná migrace či přenos signálů. Velikost membránového potenciálu je specifická pro konkrétní buněčné linie. U diferenciovaných linií se pohybuje v rozmezí −40 až −90 mV. Nižší potenciál je u nediferencovaných linií, např. oplodněné vajíčko vykazuje potenciál −8,5 mV, čtyřbuněčné embryo −23 mV a šestnáctibuněčné embryo −25 mV. Podobný potenciál jako nediferencované linie vykazují i linie nádorové. Obecně se dá říci, že míra membránového potenciálu souvisí se stupněm diferenciace a proliferační aktivitou buněk.

Organismy, respektive jejich buňky, ovšem dokážou vnímat i vnější elektrické pole, stejnosměrný i střídavý proud. Jako příklad uveďme vliv stejnosměrného proudu na hojení ran či pohyb buněk. V gradientu externího elektrického pole (0,1–10 V · cm−1) se většina buněčných linií pohybuje (tzv. elektrotaxe či galvanotaxe) směrem ke katodě a pouze některé linie k anodě. Kromě migrace byl pozorován také vliv elektrického pole na proliferaci a diferenciaci buněk na umělých površích. Pro jednotlivé linie jsou popsána vhodná rozmezí hodnot elektrického pole v závislosti na užitém substrátu, době trvání a sekvenci elektrických pulzů stejnosměrného proudu. V posledních letech se objevují studie, které se zabývají synergickým efektem elektrických signálů a dynamických podmínek kultivace buněk, či vlivem elektrického pole na jejich migraci v trojrozměrném tkáňovém nosiči. Takové studie se díky svému experimentálnímu uspořádání přibližují popisu reálného chování buněk in vivo.

Nyní vidíte 28 % článku. Co dál:

Jsem předplatitel, mám plný přístup
Jsem návštěvník
Chci si přečíst celé číslo
Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru. Více o předplatném
OBORY A KLÍČOVÁ SLOVA: Fyziologie, Biologie

O autorech

Petr Humpolíček

Věra Kašpárková

Jaroslav Stejskal

Doporučujeme

Najít své těžiště kontroly

Najít své těžiště kontroly uzamčeno

„Svobodu, nebo smrt je návod, jak vyhrát bitvu, ale zároveň recept na rozchod,“ říká bývalý hlavní armádní psychiatr Jan Vevera. Faktory, které...
Věstonická superstar

Věstonická superstar video

Soška tělnaté ženy z ústředního tábořiště lovců mamutů u dnešních Dolních Věstonic pod Pálavou je jistě nejznámějším archeologickým nálezem...
K čemu je umění?

K čemu je umění? uzamčeno

Petr Tureček  |  7. 7. 2025
Výstižná teorie lidské evoluce by měla nabídnout vysvětlení, proč trávíme tolik času zdánlivě zbytečnými činnostmi. Proč, jako například lvi,...