柔性电阻膜与 MEA 的心脏类器官药理反应评价
用柔性电阻膜连续监测人心脏类器官收缩，并与细胞外场电位同步比较卡巴胆碱反应。
用途与模型
- 研究用途
- 具体药理刺激下的力学与电活动比较；检验测量方式和模型的功能反应。
- 模型与细胞来源
- 同一人 hiPSC 系 iPS-Foreskin-2 来源心肌细胞与内皮细胞组成的工程化血管化心脏类器官。
- 方法版本
- 2022 年纳米裂纹铂／PDMS 膜与人源工程心脏类器官版本
- 实验形式
- 软培养腔室集成纳米裂纹铂／PDMS 电阻膜；柔软探针建立接触，或将膜放在组织上方与下方三维 MEA 联用。
材料与平台
- 模型细胞
- hiPSC 来源心肌细胞、同源内皮细胞，细胞片形成三维球状结构并使用 Matrigel。
- 测量部件
- PDMS 柔性膜、纳米裂纹铂电阻层、柔软接触探针；同步模式加入 3D MEA。
- 药理条件
- 卡巴胆碱浓度比较和累积暴露；主要同步比较未处理、1 μM、10 μM。
- 疾病比较
- 高糖／脂肪酸组合模拟条件与加入甘露醇／载体的对照，处理 72 小时。
测量指标与分析
- 传感膜相对电阻变化
- 经标定估算的相对收缩力
- 搏动频率与节律变异
- 收缩波形上升与衰减时间
- 细胞外场电位持续时间、去极化峰幅度
先标定外加力与电阻响应并检查组织接触，再分别分析力学、电生理和成像指标；累积暴露曲线保持实际时间顺序。
研究设计与结果
实验条件比较
- 研究设计
- 力学与视频同步比较；传感膜／MEA 联用检验卡巴胆碱反应；另进行持续累积给药。
- 测试范围
- 药理主要图 2 和图 4 均标注 n=3；方法说明统计分析至少采用 3 个类器官。一个 hiPSC 系，不作为三个供者。
- 参照体系
- 未加药、不同卡巴胆碱条件及原基线；视频和 MEA 分别作运动与电活动比较。
- 研究结果
- 10 μM 卡巴胆碱使搏动频率和相对收缩力降低、场电位持续时间延长，去极化峰幅度无显著改变。累积给药显示浓度／时间相关变化及较高浓度的不规则搏动。
适用条件与研究局限
- 电阻信号及校准力指标与细胞外场电位分别判断。
- 接触不足或过度压迫会影响测量；换液有背景信号扰动。
- 累积给药保留前次暴露影响。
- 单一细胞系和少量重复的功能验证，未形成多药物／跨供者预测性能；没有盲法。
来源与原文
- A soft and ultrasensitive force sensing diaphragm for probing cardiac organoids instantaneously and wirelessly原始研究 · Nature Communications · 2022-11-25