心律失常型心脏病是导致年轻人心源性猝死的主要原因之一，其中心肌细胞间隙连接功能异常被认为是引发心律失常的重要机制。然而，由于心肌细胞的高度动态特性及其显著的收缩与静息周期差异，利用机器人精准操作表征其间隙连接功能仍面临巨大技术挑战。目前尚无机器人技术能够实现对跳动心肌细胞的精准操作，这一过程类似于为跳动的心脏实施手术，不仅需要同步操作工具与心脏运动节奏，还需准确测量心肌细胞的动态高度变化，从而精准判断其周期性收缩与静息阶段。
针对这一难题，团队成功研发了一种用于高通量检测心肌细胞间隙连接功能的微操作机器人系统。该系统能够高精度检测体外培养的跳动心肌细胞组织表面，并实现高通量定量注射染料，通过分析染料分子在细胞间的传播距离，快速评估间隙连接功能的强弱。在实验中，研究团队利用该系统在离体心肌细胞组织平台上筛选了超过60种离子通道配体化合物，最终发现了5种能够显著增强心肌细胞间隙连接功能的候选药物，并进一步验证其中一种药物可显著改善心律失常模型小鼠的症状。这一研究为心律失常型心脏病治疗药物的开发和筛选提供了全新的技术支持与研究思路。
相关研究取得了机器人细胞精准操作领域的重大突破，成果由窦文堃教授和单冠乔教授以共同第一作者身份在顶级期刊《Science Robotics》发表，论文题为《Robotic manipulation of cardiomyocytes to identify gap junction modifiers for arrhythmogenic cardiomyopathy》，刘新宇教授和孙钰院士为该论文的共同通讯作者。
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