模块化生物反应器用于in vitro心脏组织工程结构的多井电刺激
Suh Hee Cook1, Jack Twiddy2, Yuan Li3
1Department of Textile Chemistry, Engineering, and Science, North Carolina State University, USA. jmgluck@ncsu.edu.
Lab on a chip
|September 26, 2025
概括
这项研究引入了一种低成本的生物反应器,用于电刺激细胞培养. 一个0.1V刺激增强了心脏细胞电生理学标记,表明了组织工程和心肌细胞成熟的潜力.
科学领域:
- 生物医学工程 生物医学工程
- 组织工程是组织工程.
- 细胞生物学 细胞生物学
背景情况:
- 电刺激系统对于组织工程中的体外细胞培养应用至关重要.
- 现有的系统可能很昂贵,并且缺乏适合各种实验需求的模块化.
研究的目的:
- 设计和验证一种新的,低成本的模块化生物反应器,用于体外细胞培养物的电刺激.
- 评估不同电刺激幅度对新生小鼠心肌细胞 (NRCMs) 的影响.
主要方法:
- 使用印刷电路板组件和碳纸电极制造模块化生物反应器,兼容12井板.
- 使用SPICE和有限元分析 (FEA) 来建模和验证刺激交付.
- 0V,0.1V,1V和10V电刺激对NRCM的应用,有或没有纤维细胞共同培养.
主要成果:
- 在大多数刺激条件下,NRCM保持了可行性,除了没有纤维细胞共同培养的10V外.
- 0.1V电刺激显著增强了NRCM中的心脏电生理学标志物 (sarcomericα-actinin, connexin 43) 和上调关键基因.
- 新型生物反应器展示了同时传递四种不同的刺激幅度的能力.
结论:
- 开发的低成本生物反应器是有效的电刺激心脏细胞.
- 0.1V电刺激促进了初级心脏细胞中增强的电生理功能.
- 这个系统对推进组织工程和诱导多能干细胞衍生的心肌细胞的成熟有前途.
