多焦光学投影显微镜可以无标签3D测量心肌细胞收缩性

科学领域:

• 生物医学工程 生物医学工程
• 干细胞生物学 干细胞生物学
• 心血管研究研究心血管研究

背景情况:

• 人类诱导的多能干细胞衍生心肌细胞 (hiPSC-CMs) 对体外心脏病模型和药物发现至关重要.
• 器官芯片技术的进步需要3D成像方法来研究hiPSC-CMs.
• 现有的二维成像技术不足以量化3D微生理系统中的收缩性.

研究的目的:

• 开发和验证一种无标签的成像技术,用于量化3DhiPSC-CM集群中的收缩性.
• 适应光学投影断层扫描用于3D心肌细胞模型的扩展深度光场成像.
• 评估3DhiPSC-CM集群对环境刺激的生物力学反应.

主要方法:

• 开发多焦光学投影显微镜 (MF-OPM) 通过将电调镜头集成到光学投影断层扫描装置中.
• 实现基于光流的视频分析,以从MF-OPM数据中量化集群生物力学.
• 在3D水凝中培养的hiPSC-CM集群的多角度和多焦投影视频的获取和分析.

主要成果:

• MF-OPM成功启用了无标签的,扩展的场深亮场成像,在3D中击败hiPSC-CM集群.
• 量化3DhiPSC-CM集群收缩性,包括打击率和放松,以应对温度和上腺素.
• 证明了MF-OPM适用于收缩性研究的适用性,尽管在较大的集群中存在光透和纹理方面的挑战.

结论:

• MF-OPM是一种新且有效的技术,用于评估3DhiPSC-CM集群的收缩性.
• 这种方法提供了3DhiPSC-CM集群收缩的多方向和多平面量化.
• 在3D心脏器官芯片模型和药物查应用中,MF-OPM代表了显著的进步.