Science子刊:柔性三维电子框架-用于工程心脏组织同步机电信号监测

文摘   2024-09-27 12:23   广东  

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引言

人类诱导多能干细胞衍生的心肌细胞(hiPSC-CMs)通过提供可靠的人类心肌细胞来源,通过完善的、可重复的方案,可以从hiPSC中可重复地分化。心血管疾病的小动物模型通常无法概括人类心脏病的关键方面,部分是由心率、心脏大小、和蛋白异构体表达。工程心脏组织(EHTs)是通过将hiPSC-CMs与成纤维细胞或其他细胞一起或不一起嵌入水凝胶基质或脱细胞组织支架而产生的。这种EHTs促进心肌细胞排列和成熟。这些系统允许使用柔性支撑柱施加载荷,这是典型的刚性2D培养平台所无法实现的。

02

过程

近日,美国西北大学John A. Rogers&西北大学范伯格医学院Elizabeth M. McNally团队报告了一种柔性的三维电子框架,可以实时、时空地分析生理负荷条件下EHTs中的电生理和机械信号,以进行动态、无创、长期的评估。这些机电监测的EHTs支持在基线条件下和对刺激的反应下对整个组织进行多点测量。演示包括用于追踪对药物活性药物的生理反应和捕捉可重入性心律失常的电生理特征。该平台有助于精确分析人类心肌细胞组织中的信号位置和传导速度,作为广泛的高级心血管研究的基础。

图1 工程心脏组织(EHT)柔性3D-MMF用于时空起搏和监测电生理和机械信号

图2 环形几何结构中电生理和机械信号的时空同步监测

图3 收缩性和复极化的药理学操作
图4 EHTs起搏,再入和电复心


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总结

该报告大大扩展了先前报道的3D-MMF技术,该技术专门用于监测神经元类器官的电活动(23)和工程骨骼肌环的收缩(42)。目前的进步是专门为eht量身定制的3D框架设计,既可以作为具有明确载荷条件的机械支撑,也可以作为用于模拟和记录的应变传感器和电极的安装位置。由此产生的技术能够以精确、时间同步的方式,连续、同时、无创地监测多个位置的场电位和收缩动态。该EHT平台可以无创地检测柔软的机械活性组织,不仅可以在圆形几何形状中显示,还可以在其他格式中显示,包括条状或楔形。标准2D格式的传统刚性电子器件的不兼容性质不允许在这些情况下进行足够的信号转导。



原文链接:

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.ado7089



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