ACS Nano：可同时测量心肌细胞电生理信号和收缩力的微传感平台
艾玉
心血管疾病是全球死亡率最高的疾病之一。主要原因是心肌细胞是高度分化的细胞，一旦发生损伤，便是不可逆的。近来，研究人员提出了采用细胞治疗法去替代受损的细胞或促进细胞的转化修复。其中，人类诱导的多能干细胞来源的心肌细胞（iPSC-CMs）被用于疾病建模和药物检测。为了全面评估药物作用或潜在的心脏毒性，有必要评估药物对心肌细胞的正常活动的干预情况，包括电生理活动和收缩功能。传统上，心肌细胞单层在标准培养皿或多孔板中培养。电生理信号可以通过膜片钳测量，但存在通量低、潜在细胞膜损伤和细胞毒性等限制。细胞收缩性可以通过基于视频的运动分析或电阻抗测量跳动位移/应变来间接估计。然而，单层心肌细胞的扁平几何形状使得精确的运动检测变得困难。更重要的是，心脏跳动过程的动力学参数与收缩力之间的关系尚不清楚。
近日，多伦多大学的Yu Sun等人开发了一种生物传感平台，该平台能够同时测量人诱导的多能干细胞衍生心肌细胞（iPSC-CM）单层的收缩力和电生理学。
本文要点：
1）该工作利用炭黑（CB）-PDMS复合材料的压阻行为和碳纳米管（CNTs）的电化学传感能力，形成了一个能够同时测量iPSC-CM单层收缩功能和细胞外场电位的生物传感平台。
2）该传感器的测量原理是通过细胞运动时带动零维CB颗粒接触的击穿和重整引起的电阻变化进行测量，电极表面高度交织的碳纳米管有效地提高了细胞的附着面积，降低了电极阻抗，实现了高灵敏度的电信号检测。
Wenkun Dou，et al，A Carbon-Based Biosensing Platform for Simultaneously Measuring the Contraction and Electrophysiology of iPSC-Cardiomyocyte Monolayers，ACS Nano，2022
DOI：10.1021/acsnano.2c04676
https://doi.org/10.1021/acsnano.2c04676
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