Scientists Build First Working Artificial Heart Cell from Plastic
Researchers have created an organic chip that mimics the electrical behavior of real heart cells, opening a path toward better drug testing and cardiac disease modeling without animal trials. The breakthrough shifts cardiac research from computer simulation to functioning hardware that could accelerate pharmaceutical development and reduce costs.
Originaltitel: An organic artificial cardiomyocyte
Linköpings universitet presenterar den första organiska elektrokemiska kardiomyocyten (OECM) — en analog hårdvaruimplementering av hjärtcellens elektriska beteende. Istället för rent simuleringsbaserad kardiak modellering möjliggör OECM:n nu direktemulering av ventrikelbeteende i fasta material. Komponenten återger tre samtidiga jonströmmar med rätt tidskonstanter: snabb natrium, långsam kalcium och beroende kaliumströmsignal. Detta genererar verklighetsnära actionpotentialer med korrekt refraktärperiod och svarar på elektrisk och kemisk stimulering. Systemet synkroniserar också med signaler från levande hjärtceller. Forskningen samlar Swedish organelektronik-kompetens med italienska och brittiska kardiovaskulär expertis. För produktchefer och investerare öppnas en väg från simulering mot embeddade kardiak-hårdvara för validering, diagnostik och implantatstyrning — med närmaste kommersiella horisont flera år bort.
<p>Advances in understanding biological excitability have driven both mathematical modeling and hardware emulation of action potential generation and propagation. While neuromorphic devices based on inorganic or organic systems have advanced rapidly, cardiomorphic hardware remains largely unexplored due to the complexity of reproducing multiple ionic dynamics and the temporal mismatch between the slow cardiac activity and the fast operation of solid-state electronics. Here, we present an organic electrochemical cardiomyocyte (OECM) in which ion-mediated channel currents exhibit time constants aligned with those of ventricular ionic processes. By reproducing a fast sodium current alongside slow, interdependent calcium and potassium currents, the OECM generates ventricular-like action potentials with biorealistic phases, displays refractoriness and responsiveness to electrical or chemical modulation, and synchronizes with bioelectric signals from living cardiomyocytes. These results shift the paradigm of cardiac modeling from purely computational simulations toward biorealistic hardware emulation.</p>