â Det finns en anledning till att naturen har gett hjĂ€rtmuskelceller just den hĂ€r typen av elektrisk signalering. Vi vill inte bara efterlikna biologin, utan ocksĂ„ dra nytta av de principer som gör signalerna sĂ„ effektiva, sĂ€ger Simone Fabiano, professor i materialvetenskap vid Linköpings universitet.
Det mÀnskliga hjÀrtat slÄr ungefÀr 2,6 miljarder gÄnger under en genomsnittlig livstid. Det sker oavbrutet, dygnet runt, hela livet. En av nycklarna till det oförtrutna arbetet hos hjÀrtmuskelcellerna Àr transporten av kalium- natrium- och kalciumjoner in och ut ur cellerna. Jontransporten initierar en elektrisk impuls som kallas aktionspotential. Den i sin tur gör att hjÀrtats muskler drar ihop sig och blodet pumpas fram.
Thor Balkhed
LĂ„ngsam jontransport
Men att efterlikna den jontransporten och aktionspotentialen pÄ konstgjord vÀg har varit en utmaning dÄ hjÀrtmuskelceller skiljer sig frÄn andra celler i kroppen. Det beror pÄ att jonkanalen som transporterar kalcium jobbar förhÄllandevis lÄngsamt jÀmfört med natrium- och kaliumkanalerna.
â Det Ă€r just den lĂ„ngsamheten som blir flaskhalsen om man försöker jobba med traditionell elektronik som Ă€r utformad för att vara snabb. DĂ„ Ă€r organisk elektronik bĂ€ttre i och med att den kan transportera bĂ„de joner och elektroner och dĂ€rför kommunicerar pĂ„ samma sĂ€tt som cellerna i kroppen, sĂ€ger Dace Gao, postdoktor vid Laboratoriet för organisk elektronik, LOE, vid LiU och huvudförfattare till den vetenskapliga artikeln publicerad i Nature Communications.
Det han och kollegorna vid LOE, Campus Norrköping, i stÀllet gjort Àr att utveckla en konstgjord hjÀrtmuskelcell gjord av ledande plast som efterliknar den elektriska funktionen, det vill sÀga aktionspotentialen, hos cellen.
HÄrdvara gör nya tester möjliga
Samma forskargrupp har tidigare utvecklat konstgjorda nervceller som efterliknar egenskaperna hos biologiska nervceller. Att utveckla konstgjorda hjÀrtmuskelceller var ett naturligt nÀsta steg dÄ det saknades hÄrdvara som kunde imitera den speciella jonsignaleringen.
Thor Balkhed
Enligt Simone Fabiano finns det tvÄ huvudsakliga anledningar till att efterlikna hjÀrtmuskelcellers elektriska dynamik med organisk elektronik. Den ena Àr att forskarna kan fÄ en djupare förstÄelse för vilka materialegenskaper som krÀvs för att Äterskapa biologiliknande signaler. Den andra Àr att sÄdana system pÄ sikt kan anvÀndas som bioelektroniska modeller och grÀnssnitt:
â Eftersom detta Ă€r hĂ„rdvara kan vi pĂ„ ett kontrollerat sĂ€tt undersöka hur förĂ€ndringar i till exempel jonkoncentration och pH pĂ„verkar hjĂ€rtliknande elektriska signaler. I framtiden hoppas vi ocksĂ„ kunna koppla sĂ„dana system nĂ€rmare till biologiska hjĂ€rtmuskelceller, sĂ€ger Simone Fabiano.
Ny typ av medicinsk teknik
Forskarna ser bland annat framför sig hur tekniken skulle kunna bidra till smÄ naturtrogna pacemakers, implantat som kan aktivera muskler eller sensorer som tidigt kan kÀnna av störningar i hjÀrtfunktionen och sÀtta in ÄtgÀrder. Men dÄ mÄste en knÀckfrÄga lösas.
Thor Balkhed
â De konstgjorda cellerna behöver bĂ„de kunna ta emot en signal frĂ„n en biologisk cell och sedan skicka vidare signalen till andra celler. DĂ„ skulle de konstgjorda hjĂ€rtmuskelcellerna fungera som en brygga och vi kommer betydligt nĂ€rmare biomedicinska tillĂ€mpningar, sĂ€ger Dace Gao.
Studien Ă€r i huvudsak finansierad av Knut och Alice Wallenbergs stiftelse, Wallenberg Initiative Materials Science for Sustainability, VetenskapsrĂ„det, Europeiska forskningsrĂ„det, Marie SkĆodowska-Curie Actions Postdoctoral Fellowships programme, Stiftelsen för strategisk forskning, Vinnova samt via den svenska regeringens strategiska forskningsomrĂ„de inom avancerade funktionella materiel (AFM) vid Linköpings universitet.
Artikel: , Dace Gao, Junpeng Ji, Simone De PrĂ , Miao Xiong, Wenlong Jin, Ugo Bruno, Han-Yan Wu, Aleksandr Khudiakov, Andreas W. Erhardt, Chi-Yuan Yang, Peter J. Schwartz, Luca Sala, Iain McCulloch, Adrica Kyndiah, Mario Caironi, Magnus Berggren, Deyu Tu, Simone Fabiano, Nature Communications 2026, publicerad online 6 maj 2026. DOI: 10.1038/s41467-026-72584-5
