灌流心肌薄膜的药物收缩效应测量
根据心肌组织带动柔性薄膜弯曲的程度计算收缩应力，比较灌流药物前后的剂量响应。
用途与模型
- 研究用途
- 评价药物对离体心肌组织收缩应力的影响，并结合组织排列图像分析。
- 模型与细胞来源
- 2 日龄大鼠心室来源原代心肌细胞，在柔性薄膜上培养 4 天。
- 方法版本
- 2013 年原研究所述单通道灌流与 Muscular Thin Films 版本
- 实验形式
- 同一芯片多个薄膜组织单元，单通道灌流；37 °C、2 Hz 电刺激及 100 帧/秒运动成像。
材料与平台
- 药物条件
- 异丙肾上腺素按 10 倍递增浓度灌流，最高为 100 μM；另有同时间点更换无药缓冲液的对照。
- 运动与结构成像
- 体视显微镜记录薄膜弯曲；肌动蛋白、细胞核与肌节 α-actinin 染色用于组织结构观察。
- 灌流装置
- 单通道装置与注射泵连接，流速 1 mL/分钟；每次以 10 mL 溶液置换约 3 mL 的系统容积。
测量指标与分析
- 舒张应力
- 收缩峰值应力
- 收缩应力增量
- 异丙肾上腺素剂量–反应曲线
- 肌节排列指标
从薄膜运动图像获得曲率，结合薄膜厚度和刚度计算应力；每种浓度测 4 个收缩周期，收缩应力增量相对于无药基础值归一化。
研究设计与结果
实验条件比较
- 研究设计
- 比较异丙肾上腺素递增浓度与相同时间点无药灌流；另比较 4 种组织排列图案。
- 测试范围
- 药物曲线来自 1 块芯片上的 19 个薄膜；无药对照为 23 个薄膜。结构图案各用 1 块芯片，分别含 30、28、30、34 个薄膜，每个薄膜记录 4 个收缩周期。
- 参照体系
- 用药前基础状态、无药缓冲液时间对照及不同条纹间距条件。
- 研究结果
- 异丙肾上腺素增加收缩应力增量，pD₂ 为 5.75；不同排列图案的应力及肌节排列指标未达到显著差异。
适用条件与研究局限
- 19 个薄膜的药物曲线来自同一芯片。
- 当前实验使用大鼠原代心肌细胞。
- 处理时受损或未跟随电刺激频率收缩的薄膜从收缩分析中排除。
来源与原文
- Microfluidic heart on a chip for higher throughput pharmacological studies原始研究 · Lab on a Chip · 2013-06-17