In de 17e eeuw twee reuzen van de wetenschap, Isaac Newton en Robert Hooke, probeerden allebei te begrijpen hoe de vleugels van vlinders en pauwen, die zijn gemaakt van hetzelfde materiaal als onze vingernagels en haar, kunnen kleuren van zo'n schitterende kwaliteit. Ze kwamen allebei tot dezelfde conclusie, de kleur was het resultaat van kleine structuren op de vleugel, structuren die zo klein waren dat ze het zelf niet konden waarnemen, maar hadden afgeleid dat ze moesten bestaan.

Wetenschap en technologie zijn ver gevorderd in die 300 jaar en we kunnen niet alleen gemakkelijk de structuur van de vleugel van een vlinder waarnemen die zo'n schitterende kleur produceert, maar we kunnen ze gemakkelijk zelf maken. Geïnspireerd door dit soort structurele kleur, onderzoekers van het Institute for Integrated Cell-Material Science (iCeMS) van de Universiteit van Kyoto, onder leiding van prof. Easan Sivaniah, in samenwerking met onderzoekers van de Semmelweis University en de Kyoto University Medical School, hebben een structureel kleurenapparaat geproduceerd voor het meten van het kloppen van hartcellen, waarvan ze hopen dat het het proces van farmaceutisch testen zal helpen versnellen.

Als de vleugel van een vlinder, dit apparaat produceert structurele kleur van micropatronen die zijn ontwikkeld op het oppervlak van een polymeergel. Hartcellen die op het apparaat kloppen, zorgen ervoor dat de structurele kleur verandert, wat gemakkelijk kan worden gedetecteerd met microscopen met een laag vermogen.

Tijdens de farmaceutische ontwikkeling, screening van geneesmiddelen met verschillende celtypen is essentieel om potentieel gevaarlijke geneesmiddelen uit te roeien voordat ze op mensen worden getest. In dit vroege stadium zijn high-throughput-methoden belangrijk om tijd en kosten te besparen. Het nieuwe apparaat gebruikt de samentrekking van hartcellen om de lichtreflectie-eigenschappen van het apparaat te veranderen en als resultaat kan het kloppen van de cellen gemakkelijk op een niet-invasieve manier worden gemeten, het vergemakkelijken van testen met hoge doorvoer. Als hoofdauteur, Andrew Gibbons zegt, "Hartziekte is een van de belangrijkste doodsoorzaken over de hele wereld. Het vinden van gemakkelijke en vroege manieren om de goede medicijnen voor hartpatiënten te screenen is van vitaal belang."

De onderzoekers konden het praktische nut van hun nieuwe apparaat demonstreren door het hartslagpatroon van hartcellen te volgen tijdens de toepassing van geneesmiddelen. Ze waren in staat om gelijktijdig het slagpatroon van de hele celcultuur vast te leggen, vanwege hun vermogen om te observeren bij een lage vergroting.

Prof. Sivaniah, hoofd van het Pureosity Laboratory bij iCeMS is gespecialiseerd in polymeer- en materiaalwetenschap en is geïnteresseerd in het snijvlak tussen de materiaalwetenschap en de biologische wereld. "Dit was een zeer uniek en opwindend project voor ons, er zijn niet veel plekken die dit soort multidisciplinair onderzoek makkelijk kunnen faciliteren."