有孔贴片让人源心肌细胞排列并形成收缩组织
杜克大学（Duke University）与 VistaGen Therapeutics 团队在 Biomaterials 报道人胚胎干细胞（human embryonic stem cells，hESCs）来源的心肌贴片。研究将三维结构、心肌细胞比例和功能输出联系起来，探索是否能获得同时具有较快电传播和明显收缩力的体外人心肌模型。
细胞来自 HES-2 人胚胎干细胞系，分化后形成心肌及非心肌细胞群体。团队以非遗传的分选方法调整心肌细胞比例，比较 48%–90% 的组成。分化产生的内皮、平滑肌和成纤维样细胞也存在于组织中，这些细胞与心肌细胞具有同一分化来源。
贴片约为 7 × 7 mm，采用纤维蛋白与 Matrigel 构成的水凝胶，成型后的组织具有错列椭圆孔。孔洞帮助营养输送及细胞排列，外框维持组织形状。主要功能检测在三维培养 2 周后开展。
同龄和相近心肌细胞比例的单层培养作为二维比较。贴片中肌节长度约为 2.09 μm，单层约为 1.77 μm；图 2 分别分析 106 和 58 个心肌细胞。这一分母是细胞数量，并未代表相应供者或独立贴片数。
细胞比例影响电传播，部分电生理指标未明显改变
研究以光学标测记录膜电位传播，检查传导速度、动作电位时程及最大可跟随刺激频率。贴片中传导速度随心肌细胞比例提高，在 90% 条件下达到 25.1 cm/s；方向一致的细胞排列和电连接提供了组织级测量对象。
在 48%–65% 心肌细胞比例下，三维贴片的传导速度为 9.76 ± 1.0 cm/s，二维单层为 5.17 ± 0.7 cm/s，两者存在显著差异。动作电位时程和最大可跟随刺激频率则没有显著差异，表明三维培养的作用随指标而异。
基因表达分析也呈现这种区别：部分收缩和钙处理相关基因在贴片中上调，二维与三维环境对若干电功能基因的影响则较小。图 3 的表达分析标注 2–4 个生物重复、每个 3 个技术重复。表达量和直接电传播分别提供证据。
分散的心肌细胞还做了离子通道药理检查，E-4031 与 terfenadine 延长复极时程，硝苯地平缩短复极时程。这些结果属于单细胞表征，不能替代三维贴片对同一组药物的完整验证；贴片的主要药物比较采用异丙肾上腺素。
在相近细胞组成的比较中，贴片与单层的动作电位时程分别为 338 ± 30 和 278 ± 20 ms，最大可跟随频率分别为 2.6 ± 0.2 和 2.6 ± 0.1 Hz。作者报告这些差异未达显著，说明传导速度的改善尚未同时改变所有电生理特征。
等长测力区分组织输出与单位输入细胞的贡献
团队用力传感器记录贴片在电刺激和拉伸条件下的等长收缩。主动收缩力随拉伸增大，呈现类似 Frank–Starling 的关系。图 5 的力—长度比较使用 5 个心肌细胞比例为 57%–65% 的贴片。
最大主动收缩力平均为 3.0 ± 1.1 mN，估算主动应力为 11.8 ± 4.5 mN/mm²。应力计算涉及贴片宽度、厚度、孔隙及细胞方向；它与传感器记录的力相关，并受几何估算方法影响。
心肌细胞比例提高并没有显著增加总收缩力。作者进一步把收缩力除以投入的心肌细胞数量，比较单位输入细胞对应的输出，发现该比值随纯度提高而下降。作者提出固定体积中的细胞存活限制可能参与解释，这属于尚待检验的原因。
细胞比例提高还伴随较低被动张力和较短收缩上升时间。电传播变快与力学输出变化并不一致，因此模型质量需要同时检查电功能、主动收缩和被动性质；仅凭心肌标志阳性比例难以概括全部功能。
异丙肾上腺素增加收缩幅度
异丙肾上腺素（isoproterenol）的名义浓度覆盖 10⁻¹⁰ 至 10⁻⁵ M。研究在 1 Hz 电刺激、10% 拉伸及 0.9 mM 外液钙条件下测力，图 6 的药物结果标注 n = 4。这些条件限定了药物作用的观察背景。
随浓度增加，收缩幅度达到基础值的约 1.7 ± 0.3 倍，半最大效应浓度为 95.1 nM；收缩上升时间也显著缩短，说明力的形成更快。作者另报告自主搏动频率增加，但未展示该项数据。
作者将这种正性肌力反应与较成熟的钙处理联系起来，并与既有成人心肌研究的敏感性范围比较。当前研究没有提供同一批成人组织的平行药物检测，也没有完成多药物安全性分类或患者结局预测。