由同一 iPSC 系分化获得 3 种心脏相关细胞
心肌细胞周围的内皮和成纤维细胞，会影响组织结构、物质交换及药物反应。西班牙 Bellvitge Biomedical Research Institute（IDIBELL）等机构的团队在 Advanced Healthcare Materials 报道了一种三细胞心脏芯片，利用同一人诱导多能干细胞（iPSC）系获得这三种细胞，比较有无内皮层时的心肌功能。
采用同一遗传背景，可以减少不同细胞来源带来的差异。团队分别检查了心肌、心脏成纤维和内皮细胞的形态、标志及功能；其中成纤维细胞随传代出现表型变化，研究据此控制所用细胞的传代范围。
心肌细胞与成纤维细胞在多孔膜上方共同培养，内皮细胞位于膜的另一面。团队比较了两种混合比例，选择心肌与成纤维细胞 90∶10 的配置；较高成纤维细胞比例容易使其过度生长，影响心肌培养。
心肌细胞经纯化后，肌钙蛋白 T 阳性比例超过 95%。研究者连续检测成纤维细胞传代过程中的基因表达、蛋白和形态变化，综合判断细胞身份。内皮细胞另与人脐静脉内皮细胞比较通透性和成管能力。
双腔结构兼顾培养和显微观察
芯片由透明环烯烃聚合物板、间隔层及可更换膜片组成，设有 4 个双腔培养单元。上、下腔室之间的多孔 PET 膜支持细胞附着和物质交换，底部通道连接灌流系统。透明结构便于在培养期间直接记录心肌运动。
器件的主体可重复使用，接触细胞的膜片更换。研究比较了不同膜材料和表面条件后，采用 PET 膜及分别适合心肌与内皮的涂层；培养液也统一为能够维持各类细胞的共同条件。
灌流培养 7 天后，心肌与成纤维细胞混合层的存活率为 91.2%，内皮细胞为 99.9%。细胞染色显示心肌肌节及内皮连接；装配前的内皮功能检测还用电阻和示踪物通透性，检查独立培养的内皮单层。
培养优化还比较了直接和底部间接灌流。间接灌流能够较好维持心肌细胞存活，研究据此使用底部通道供液；内皮侧的 fibronectin 涂层在连续培养中也比另一种候选涂层更稳定。
用视频分别分析搏动与收缩时序
药物比较使用异丙肾上腺素和多柔比星。前者用于观察急性心率反应，后者用于分析心肌损伤；研究设置了心肌—成纤维细胞共同培养，以及再加入内皮层的三细胞培养两种条件。
团队以显微视频记录细胞运动，结合 OpenHeartWare 和 MuscleMotion 分析搏动频率、峰间间隔、收缩持续时间、舒张时间及达峰时间。不同运动参数来自视频的位移变化，细胞结构另用染色和肌节长度分析。
加入 1 μM 异丙肾上腺素并观察 1 小时后，两种培养条件的搏动频率都上升。内皮层的加入没有使各项收缩时序参数出现一致的显著差异。这项搏动比较来自 3 次独立实验，两个条件分别包含 5 和 6 个技术重复。
多柔比星浓度选择前，团队另外在二维心肌细胞中进行 24 小时存活试验，得到 8.7 μM 的 IC50。随后芯片采用较低的 1 μM 浓度，重点观察微环境和细胞功能的变化。
内皮层改变多柔比星下的心肌反应
在 1 μM 多柔比星处理 24 小时后，不含内皮层的模型搏动频率下降约 72%，心肌肌节缩短、排列变得紊乱。加入内皮层的条件保留了较多搏动和肌节结构。
与此同时，多柔比星仍破坏了三细胞模型中内皮细胞的 VE-cadherin 连接。
作者讨论了内皮旁分泌信号、药物进入心肌层的过程，以及成纤维细胞基质等可能参与的机制。这些因素在当前实验中尚未逐一分离验证，后续需要结合药物暴露测量和细胞间信号分析，解释心肌保护来自哪些环节。
未给药时，含内皮层条件下的心肌肌节本身也较长。作者将这种基线差别与内皮—心肌相互作用联系起来。
后续拟整合电刺激并拓展疾病模型
本研究集中比较了一个 iPSC 遗传背景和两种药物。心肌细胞的成熟程度、灌流条件及非心肌细胞组成，仍是作者计划继续优化的方向。
作者提出把电刺激和实时内皮电阻检测整合进后续版本，并扩展到缺血和糖尿病心肌病等模型。