为3D心脏节拍提供光学活跃的纸质支架
Fanglei Guo1, Stijn Jooken1, Amin Ahmad1
1Laboratory for Soft Matter and Biophysics, Department of Physics and Astronomy, KU Leuven, 3001 Leuven, Belgium.
ACS applied materials & interfaces
|September 27, 2024
概括
研究人员开发了一种新的基于纸张的脚手架,使用金纳米棒和量子点来光学控制心脏细胞. 这项技术可以通过近红外光对人工心脏组织进行精确的节奏和监测.
科学领域:
- 生物医学工程 生物医学工程
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 纳米技术纳米技术
背景情况:
- 目前用于调节心脏细胞活动的方法,如基于电极或光遗传学的方法,在空间分辨率和与3D构造的兼容性方面存在局限性.
- 需要先进的体外平台用于心脏组织工程,药物查和疾病建模,提供精确的控制和监测能力.
研究的目的:
- 设计和制造一个光可定位的,基于纸的纳米复合材料支架,用于光学节奏和读出体外心脏组织.
- 研究使用金纳米棒 (GNR) 和量子点 (QD) 来精确调制和监测心肌细胞活动.
- 评估这个平台作为心脏细胞操纵和组织工程现有方法的替代方案的潜力.
主要方法:
- 使用GNR和QD功能化的纸纤维素微纤维制造纳米复合材料支架,嵌入原基质.
- 利用调制的近红外 (NIR) 激光照明,通过GNRs诱导局部温度梯度,以调节心肌细胞活动.
- 采用温度依赖的QD光发光 (PL) 来实时报告局部温度变化和监测细胞反应.
主要成果:
- 纸质支架成功促进了HL-1心肌细胞的管状组织.
- 使用GNRs进行NIR等离子体刺激,可实现心肌细胞活动的可逆调节.
- QD光发光度提供了温度变化的准确读出,与细胞活动调制相关联.
结论:
- 开发的基于纸张的纳米复合材料支架为光学节奏和心脏组织的读出提供了一个简单且可扩展的平台.
- 这种基于NIR的方法提供了纳米空间分辨率,是基于电极或光遗传学方法的有希望的替代方案.
- 该平台具有很大的潜力,可以推进体外药物查试验,并开发更准确的心脏病模型.
