0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看威廉希尔官方网站 视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

功率放大器应用分享:利用微流控威廉希尔官方网站 促进干细胞心肌组织成熟

测试威廉希尔官方网站 分享 来源:测试威廉希尔官方网站 分享 作者:测试威廉希尔官方网站 分享 2024-12-24 13:59 次阅读

微流控威廉希尔官方网站 是一种通过微小的通道和微型装置对流体进行精确操控和分析的威廉希尔官方网站 。它是现代医学威廉希尔官方网站 发展过程中的一种重要的生物医学工程威廉希尔官方网站 ,具有广泛的应用前景和重要性。它在高通量分析、个性化医疗、细胞筛选等方面有着巨大的潜力,Aigtek安泰电子今天就将为大家分享一篇微流控领域研究成果,一起接着往下看吧~

人诱导多能干细胞(hiPSC)来源的心肌组织(hiPSC-CM),是一种极具潜力且可减少药物研发中动物测试的体外组织模型。然而传统基于生化因子定向诱导分化所得的心肌组织,其不成熟的特性却显著影响了该类组织的实际应用。来自加州大学伯克利分校的KevinE.Healy团队通过在微流控芯片内部有机结合组织工程手段和培养体系优化的方式,大大提高了hiPSC来源心肌组织的成熟度,且这些诱导细胞成熟的因素对心肌细胞动作电位和钙离子调控的影响具有表型依赖性。相关论文“Metabolicallydrivenmaturationofhuman-induced-pluripotent-stem-cell-derivedcardiacmicrotissuesonmicrofluidicchips”发表于杂志NatureBiomedicalEngineering。

基于已有的研究报道,研究者猜想将组织工程手段与可溶性因子优化进行结合,将有望提高现有hiPSC-CM的成熟度。为此,研究者首先在微流控芯片中建立了大小不同、特异性排列的微柱阵列,以作为心肌细胞的附着位点,从而促进多层组织自组装的一致性,并实现心肌组织的肌节排列和单轴跳动(图1)。随后,研究者将同源的hiPSC-CM和基质细胞(hiPSC-SC)在上述芯片微生理系统(MPS)中进行共培养,并探索了葡萄糖、油酸、棕榈酸和白蛋白(这里选用BSA)等不同碳源对心肌组织成熟度的影响。在10天的培养过程中,研究者通过对心肌组织的跳动现象和钙通量表征,最终确认同时存在油酸和棕榈酸两类脂肪酸、降低葡萄糖含量、提高BSA含量的新型成熟培养基(MM)为最佳促成熟组合。

wKgZPGdqTdmAHvFTAAHd23ZWm2A900.jpg

图1优化的hiPSC来源心肌微生理系统

在完成微流控芯片的构建和碳源优化后,研究者基于WTC(野生C型)hiPSC建立了心肌微生理系统,并对MM引起的心肌钙瞬变和动作电位变化进行了系统的表征。结果表明,MM有效缩短了心肌微生理系统中的心肌动作电位时程(APD),并提高了基线标准化的钙振幅;但同样的测试在2D培养的心肌组织中无明显变化。接着,研究者利用WTC和SCVI20(斯坦福大学心血管生物库细胞系20)两类hiPSC来源的心肌组织,探究了MM对不同基因型细胞作用的差异。从动作电位的角度看,SCVI20心肌组织的初始APD更短,但随着培养时间达到10天,该类组织的APD与WTC心肌和原代成人心肌逐渐趋同;从钙离子通量的角度看,SCVI20心肌组织与WTC组织具有类似的变化趋势,但其最大钙离子上升速度提升更明显(图2)。这也初步说明了微流控芯片中的3D培养环境和优化的MM对心肌组织动作电位和钙瞬变的影响具有协同效应,且这种影响具有基因型的特异性。

wKgZPGdqTdmARrWnAAEdGR4J78A135.jpg

图2成熟心肌MPS的动作电位表征

随后,研究者探究了MM对心肌组织中线粒体形态结构的影响。基于荧光表征不难发现,不同hiPSC来源的心肌组织,其中线粒体内跨膜电位都有显著上调,提示MM培养基处理后的心肌MPS中氧化磷酸化现象明显增加。另外,尽管线粒体的密度没有明显变化,但MM的处理使其排布更加规则,并使线粒体延伸出更多丝状物从而形成网络。当然,在2D培养的心肌组织中,未发现上述变化(图3)。这些数据可以说明,优化后的MM培养基在心肌MPS中有效改变了细胞中线粒体的状态,使心肌组织处于更趋向于成熟态的代谢表型。

wKgZO2dqTdqASX-jAAEFze_gwJY911.jpg

图3MM处理心肌MPS后的线粒体形态学变化

接着,研究者观测了心肌微生理系统中的力学效应。首先,仅从肌节形态和排布来看,MM的处理在WTC和SCVI20来源心肌中都不会产生显著影响。将微流控芯片中微柱的形变转化为受力的大小,可以发现:在高浓度钙离子的刺激下,MM处理组和常规培养基组的心肌组织施力效果相近。然而MM处理后的WTC心肌组织却表现出对低浓度钙刺激更敏感的效应。同时,在一定范围内MM处理的心肌MPS会对钙离子浓度变化响应更为剧烈。当在心肌MPS中施加异丙肾上腺素这一诱因时,WTC和SCVI20来源的心肌组织分别表现为轻微的响应迟钝或敏感;而时序性改变异丙肾上腺素的刺激时,两类心肌组织则都表现为响应更为迟钝(图4)。总体来看,这些数据表明MM的处理不会损害肌节或干扰兴奋-收缩耦合及受体反应性;但在细胞外钙的含量受限时,MM处理则会增强钙收缩耦合。

wKgZPGdqTdqAfiYkAAIhTTQrWEA802.jpg

图4MM处理后心肌MPS的变力响应

在接下来的部分,研究者从基因表达的角度表征了MM处理后心肌MPS的变化。结果表明,MM的处理并不会显著改变WTC和SCVI20心肌组织中电生理学、细胞特性、收缩性和钙调控相关的基因表达。但在WTC心肌组织中,肌脂蛋白和钙离子通道相关的基因(SLN、HCN2和CACNB2)表达有上调趋势,而与钾离子通道和乙醛脱氢酶相关的基因(KCND2和ALDH1A1)表达则有下调趋势。对SCVI20心肌组织来说,与钾离子通道相关的KCNJ2和KCND2基因分别出现了显著的下调和上调;而与肌脂蛋白和钙离子通道相关的基因(SLNCACNB2)则只有轻微的上调。同样地,很难在2D培养的心肌组织中发现这些较为显著的变化(图5)。

wKgZO2dqTduAbQUXAAEtI8y79cA707.jpg

图5脂基MM处理单层心肌组织和MPS后的基因表达分析

从上述结果不难发现,MM的处理在WTC和SCVI20来源心肌MPS中产生了对APD相反的影响,但其最终结果是使两者的APD和钙调控行为都接近于原代生理组织。当然,这并不意味着两类心肌细胞内的电流值相近,而电流值又直接影响了心肌组织的药学响应等,因而对细胞内电流的测定是一个不可忽视的问题。受限于活细胞很难从心肌MPS中取出的问题,研究者创造性地采用了计算interwetten与威廉的赔率体系 的方式:由APD和钙离子变化的数据来推算细胞内的电流值。模拟预测的结果表明,MM的处理对WTC和SCVI20心肌组织中动作电位的改变和钙调控影响的数值不同,但两种来源细胞的成熟表型却非常相似。

wKgZPGdqTdyALUX1AAGDnL3X4Cw507.jpg

图6单一电流和钙离子调控对单层心肌组织和MPS动作电位影响的数学模型

最后,研究者将不同来源的心肌微生理系统用于药效学研究,以证明该体外模型的实用价值。文中选用了维拉帕米(Verapamil)、氟卡尼(Flecainide)和阿夫唑嗪(Alfuzosin)等几类可改善心律不齐的临床药物进行测试。结果表明,尽管WTC和SCVI20心肌组织对不同药物的具体反应不同,但总体上,在心肌MPS中使用MM培养的组织,能有效减少假阳性(维拉帕米)和假阴性(阿夫唑嗪)药物反应的预估(图7)。这进一步证明了该成熟化的微生理系统在药物评价和预测方面的优势。

wKgZO2dqTdyAaXtzAAExil2a46k895.jpg

图7成熟的WTC心肌MPS中抗心律失常药的药理学研究

总而言之,本文证明了在MPS中使用基于脂肪酸的培养基进行干细胞来源心肌组织的3D培养,可以有效促进hiPSC-CM动作电位的成熟。且所得心肌组织的APD和钙瞬变行为会更接近于原代生理组织。同时,这种变化是可以经过一定的理论模拟来进行判定和预测。而这种较为成熟的心肌组织也有望为相关治疗药物的研发和药物安全性测试提供更好的先决条件。

ATA-2082高压放大器

wKgZO2dWaEKAFI9JAACn_a4mPqg458.png

西安安泰电子是专业从事功率放大器、高压放大器、功率信号源、前置微小信号放大器、高精度电压源、高精度电流源等电子测量仪器研发、生产和销售的高科技企业,为用户提供具有竞争力的测试方案。Aigtek已经成为在业界拥有广泛产品线,且具有相当规模的仪器设备供应商,样机都支持免费试用。功率放大器www.aigtek.com

审核编辑 黄宇

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 功率放大器
    +关注

    关注

    102

    文章

    3580

    浏览量

    131843
  • 微流控
    +关注

    关注

    16

    文章

    529

    浏览量

    18893
收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    Aigtek:功率放大器频谱特性是什么意思

    功率放大器频谱特性是指功率放大器在不同频率下的输出功率响应和频率响应的性质。这些特性对于设计和使用功率放大器非常重要,因为它们直接影响到放大器
    的头像 发表于 11-22 10:58 174次阅读
    Aigtek:<b class='flag-5'>功率放大器</b>频谱特性是什么意思

    Aigtek:功率放大器分类怎么分的

    功率放大器是电子电路中的重要组成部分,用于将输入信号的功率放大到适当的水平,以满足不同应用的需求。功率放大器可以根据不同的标准进行分类,包括工作方式、放大器结构、频率范围和应用领域等。
    的头像 发表于 11-13 11:41 229次阅读
    Aigtek:<b class='flag-5'>功率放大器</b>分类怎么分的

    Aigtek功率放大器有哪些特性

    功率放大器是电子电路中常见的一种器件,用于将输入信号的功率放大到更高的水平。功率放大器的特性对于其在不同应用中的表现和性能至关重要。以下是功率放大器的一些主要特性: 增益
    的头像 发表于 10-29 15:24 188次阅读
    Aigtek<b class='flag-5'>功率放大器</b>有哪些特性

    功率放大器测试解决方案分享——功率放大器的电容ESR测试

    功率放大器测试解决方案分享——功率放大器的电容ESR测试
    的头像 发表于 10-29 08:01 273次阅读
    <b class='flag-5'>功率放大器</b>测试解决方案分享——<b class='flag-5'>功率放大器</b>的电容ESR测试

    Aigtek功率放大器应用领域指南(功率放大器应用场景介绍)

    功率放大器的应用领域和使用场景是很多电子工程师都比较关心的问题,那么功率放大器的应用有哪些?安泰电子的功率放大器又该如何选型呢,今天就用一篇文章,来让大家清楚的知道功率放大器的型号的应
    的头像 发表于 10-18 17:15 434次阅读
    Aigtek<b class='flag-5'>功率放大器</b>应用领域指南(<b class='flag-5'>功率放大器</b>应用场景介绍)

    安泰功率放大器在什么器件上使用

    功率放大器是一种广泛应用于电子设备和通信系统中的重要组件,其作用是将输入信号的功率增大,从而输出更大幅度的信号。在不同的应用场景下,功率放大器可以使用不同类型的器件来实现。下面将详细介绍功率放
    的头像 发表于 10-15 11:48 267次阅读
    安泰<b class='flag-5'>功率放大器</b>在什么器件上使用

    安泰功率放大器怎么用

    功率放大器是电子设备中的关键组件,用于放大信号的功率。正确使用功率放大器对于确保系统性能至关重要。本文将介绍功率放大器的基本原理,以及在实际
    的头像 发表于 10-09 11:21 259次阅读
    安泰<b class='flag-5'>功率放大器</b>怎么用

    安泰功率放大器参数怎么选型号

    选择功率放大器的型号是一个重要的决策,特别是在设计电子系统时。不同的应用需要不同类型的功率放大器,因此选型是至关重要的。以下是关于如何选择功率放大器型号的详细文章,包括了相关的参数和考虑因素。 在
    的头像 发表于 08-26 11:54 335次阅读
    安泰<b class='flag-5'>功率放大器</b>参数怎么选型号

    安泰功率放大器怎么使用

    功率放大器是电子电路中的重要组件,用于增加输入信号的幅度,以便驱动各种负载。在不同的应用中,功率放大器有不同的使用方法和技巧。下面安泰电子将介绍功率放大器的基本使用方法,以及一些常见的应用示例。
    的头像 发表于 08-25 10:07 460次阅读
    安泰<b class='flag-5'>功率放大器</b>怎么使用

    功率放大器的几种常见类型

    功率放大器,简称功放,是音响系统中的重要组成部分,其主要作用是将音频信号放大,以驱动扬声器发出更大的声音。在音频领域,功率放大器的种类繁多,各具特色。本文将对功率放大器的几种常见类型进
    的头像 发表于 05-23 16:03 2987次阅读

    功率放大器的工作原理 功率放大器的基本要求

    强力放大器是一种电路,可以将输入信号放大到输出信号的高功率级别,使其能够驱动高负载(如扬声器、马达等)。它在各种应用中都被广泛使用,包括音频放大器、射频
    的头像 发表于 02-04 09:37 1167次阅读

    甲乙类功率放大器的特点 甲乙类功率放大器的最大效率为

    甲乙类功率放大器是常用的功率放大器类型之一。甲乙类功率放大器的特点包括高效率、低失真、较大功率输出等。在甲乙类功率放大器中,甲类和乙类
    的头像 发表于 01-24 16:11 3855次阅读

    什么是超声功率放大器?高频超声功率放大器好用吗?

    超声功率放大器是一种电子设备,用于放大超声信号的能量。它在多个领域中发挥重要作用,包括医疗、工业、科学研究等。超声功率放大器通过将输入信号的能量放大到所需的级别,以便更好地驱动其他设备
    的头像 发表于 01-24 11:43 663次阅读
    什么是超声<b class='flag-5'>功率放大器</b>?高频超声<b class='flag-5'>功率放大器</b>好用吗?

    功率放大器主要放大的是什么

    功率放大器是一种电路,用于将输入信号的功率放大到更大的值。它主要用于驱动负载或扩大信号的幅度。在这篇文章中,将探讨功率放大器的原理、类型、应用领域以及一些常见的设计考虑因素。 功率放大器
    的头像 发表于 01-16 11:03 1188次阅读

    功率放大器应用领域指南(功率放大器应用场景介绍)

    功率放大器的应用领域和使用场景是很多电子工程师都比较关心的问题,那么功率放大器的应用有哪些?安泰电子的功率放大器又该如何选型呢,今天就用一篇文章,来让大家清楚的知道功率放大器的型号的应
    的头像 发表于 12-29 16:20 1151次阅读
    <b class='flag-5'>功率放大器</b>应用领域指南(<b class='flag-5'>功率放大器</b>应用场景介绍)