واجهات كهربائية وإلكترونية ضوئية ثنائية الاتجاه في قلوب الفئران الصحية والإقفارية خارج الجسم الحي

Pengju Li; Jing Zhang; Chuanwang Yang; Zhe Cheng; Junyi Yin; Bozhi Tian

doi:10.3791/68305

مقالة منهجية

واجهات كهربائية وإلكترونية ضوئية ثنائية الاتجاه في قلوب الفئران الصحية والإقفارية خارج الجسم الحي

DOI:

10.3791/68305

⸱

يوليو 18, 2025

Pengju Li^*¹ , Jing Zhang^*² , Chuanwang Yang^*² , Zhe Cheng³ , Junyi Yin¹ , Bozhi Tian²^,³^,⁴

¹Pritzker School of Molecular Engineering, The University of Chicago, ²The James Franck Institute, The University of Chicago, ³Department of Chemistry, The University of Chicago, ⁴The Institute for Biophysical Dynamics, The University of Chicago

^* These authors contributed equally

في هذه المقالة

ملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يحدد هذا البروتوكول تصنيع المواد المتقدمة وطرق قلب الفئران خارج الجسم الحي للتفاعل الحيوي ثنائي الاتجاه البصري والكهربائي ، مما يتيح التحفيز الدقيق للقلب والتسجيل ونمذجة الاحتشاء لأبحاث الإلكترونيات الحيوية.

الملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تعتبر الدراسات الفيزيولوجية الكهربية محورية في استكشاف التفاعلات بين المواد والواجهات الحيوية للقلب. أدخلت التطورات الحديثة العديد من مواد الموصلات وأشباه الموصلات الجديدة للواجهات ثنائية الاتجاه مع نماذج القلب ، مما يسهل السرعة منخفضة الكثافة جنبا إلى جنب مع تسجيلات الزمانية المكانية العالية ونسبة الإشارة إلى الضوضاء العالية (SNR). يعمل نموذج قلب القوارض خارج الجسم الحي كمنصة فعالة للتحقق من صحة وظائف المواد والأجهزة الجديدة ، وربط النتائج في المختبر بالرؤى الانتقالية مع تقليل المخاوف الأخلاقية والإدارية. في هذا البروتوكول ، نقوم بتفصيل عزل قلوب الفئران البالغة والتروية خارج الجسم الحي باستخدام جهاز Langendorff ، وإنشاء تحفيز دقيق ثنائي الاتجاه والتسجيل باستخدام أشباه الموصلات والموصلات عالية الأداء ، بما في ذلك السيليكون النانوي المسامي والكربون النانوي المسامي ومصفوفات الأقطاب الكهربائية الدقيقة المرنة الشبيهة بالشبكة. بالإضافة إلى ذلك ، نقدم نموذجا لاحتشاء عضلة القلب الناجم عن إصابة نقص التروية وإعادة التروية (I / R) ، والذي تم تقييمه من خلال التسجيل ورسم الخرائط متعدد القنوات بالإضافة إلى تلطيخ الاحتشاء ، مما يتيح الدراسات المتعلقة بأمراض القلب والاستكشافات العلاجية المحتملة. تقدم هذه المنهجية رؤى قيمة حول أبحاث الواجهة الحيوية للمواد وتطوير الجيل التالي من الإلكترونيات الحيوية للقلب.

المقدمة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يتقدم مجال الإلكترونيات الحيوية للقلب بسرعة ، مدفوعا بالحاجة إلى تطوير المواد والأجهزة التي تتيح اتصالات ثنائية الاتجاه دقيقة وفعالة مع القلب¹^،²^،³^،⁴. تلعب الدراسات الفيزيولوجية الكهربية دورا محوريا في هذا المسعى ، حيث توفر رؤى مهمة حول كيفية تفاعل المواد مع الواجهات الحيوية للقلب من خلال التعديل والاستشعار. بينما توفر النماذج في المختبر ، مثل خطوط خلايا HL-1 المستنبتة وخلايا عضلة القلب الأولية من القوارض ، بيئة خاضعة للرقابة للتقييمات الأولية⁵^،⁶^،⁷^،⁸ ، غالبا ما تفشل بساطتها في تكرار الظروف المعقدة والديناميكية للقلب الحي. تفتقر هذه النماذج إلى بنية القلب ثلاثية الأبعاد ، وهي ضرورية للتوصيل الكهربائي المنسق وتوليد القوة الميكانيكية ، ولا يمكنها محاكاة دورات الانكماش والاسترخاء الإيقاعية أو ديناميكيات التروية الحاسمة لتوصيل الأكسجين^{والمغذيات 9}. على العكس من ذلك ، توفر نماذج in vivo الرؤى الأكثر صلة من الناحية الفسيولوجية ولكنها تأتي مع تحديات أخلاقية وإدارية وتقنية كبيرة ، بما في ذلك الحاجة إلى تدريب مكثف ، وإعدادات جراحية متطورة ، والامتثال للأطر التنظيمية الصارمة¹⁰.

لسد هذه الفجوة ، تقدم نماذج القلب خارج الجسم الحي ، مثل قلب الفئران البالغ المنفخ في لانجندورف ، بديلا مقنعا للبحث العلمي¹¹^،¹². تجمع هذه النماذج بين الأهمية الفسيولوجية للأنظمة في الجسم الحي مع إمكانية التحكم وإمكانية الوصول إلى الإعدادات المختبرية . من خلال عزل القلب والحفاظ عليه في حالة وظيفية ، يمكن جهاز Langendorff الباحثين من إجراء دراسات عالية الدقة حول الفيزيولوجيا الكهربية للقلب في ظل ظروف خاضعة للرقابة بدقة. يؤدي غياب المتغيرات الجهازية مثل المدخلات العصبية والهرمونات المنتشرة إلى تبسيط تفسير النتائج مع الحفاظ على الجوانب الرئيسية لفسيولوجيا القلب. بالإضافة إلى ذلك ، تخفف نماذج ex vivo من العديد من المخاوف الأخلاقية وتقلل من أعباء الموارد ، مما يجعلها منصة متعددة الاستخدامات وعملية للبحث^{الانتقالي 13}.

بالإضافة إلى إمكاناته الانتقالية ، يضع هذا البروتوكول معيارا لتقييم أداء المواد. من خلال دمج استراتيجيات المواد التمثيلية ، مثل المنصات الإلكترونية الضوئية للتحفيز الضوئي اللاسلكي والأنظمة الإلكترونية للتحفيز والتسجيل السلكي ، فإنه ينشئ إطارا قابلا للتكرار للدراسات المقارنة. لا يسهل هذا التوحيد الابتكار فحسب ، بل يعزز أيضا قابلية تكرار وموثوقية النتائج عبر مجموعات البحث. في الماضي ، أظهرت العديد من الأقطاب الكهربائية الضوئية والأقطاب الكهربائية عالية الأداء وعدا كبيرا للدراسات الكهربائية الحيوية ، مثل PEDOT: PSS¹⁴ و MXene¹⁵ و Airidium^{Oxides 16} و Platinum¹⁷ و Molybdenum¹⁸ و Silicon¹⁹^،²⁰^،²¹ و Quantum Dots²²^،²³^،²⁴ و Organic^{Semiconductors 25}. هنا ، يقدم هذا البروتوكول مواد تمثيلية وحديثة ، بما في ذلك السيليكون النانوي^{المسامي 26} ، والكربون النانوي^{المسامي 27} ، ومصفوفات الذهب متعددة الأقطاب الكهربائية المرنة الشبيهة بالشبكة (MEAs) ²⁸^،²⁹ ، والاندماج في البروتوكول لإثبات قدراتها في واجهات القلب ثنائية الاتجاه. تتيح هذه المواد التحفيز فوق العتبة منخفض الكثافة ، والدقة الزمانية المكانية العالية ، وتسجيلات SNR العالية ، مما يعرض إمكاناتها على تطوير الإلكترونيات الحيوية للقلب. علاوة على ذلك ، فإن إدراج نموذج احتشاء عضلة القلب الناجم عن إصابة I / R يوفر إطارا قويا للدراسات ذات الصلة بالمرض والاستكشافات العلاجية.

يقدم هذا العمل طرقا مفصلة لتصنيع وتطبيق المواد المتقدمة للتحفيز الضوئي بدون رصاص والتحفيز الكهربائي والاستشعار باستخدام قلوب الفئران خارج الجسم الحي (الشكل 1 أ). تم تصنيع أغشية السيليكون النانوية المسامية من خلال زخرفة الطباعة الحجرية الضوئية ، والنقش الأيوني التفاعلي (RIE) ، وإطلاق حمض الهيدروفلوريك المخزن (HF) من رقائق السيليكون على العازل (SOI) بطبقة جهاز 5 ميكرومتر ، متبوعا بنقش البقع ونقلها إلى أغشية Polydimethylsiloxane الناعمة (PDMS)²⁶. للتحفيز الكهربائي والتسجيل ، تم تطوير الكربون النانوي المسامي عن طريق الاستئصال بالليزر لركائز السليلوز المحتضنة بالملح ، متبوعا بنقل الطور المائي والتصفيح الحراري ، مما يوفر قدرات محسنة لتخزين الشحن والحقن مقارنة بأقطاب الذهب التقليدية²⁷. بالإضافة إلى ذلك ، تم تصنيع MEAs المرنة على رقائق Si المطلية بالبوليميد باستخدام الطباعة الحجرية الضوئية ، وتعدين الحزمة الإلكترونية ، والحفر ، والتغليف ، وعمليات الإطلاق لتمكين التسجيل ورسم الخرائط النخابية التي تم حلها مكانيا²⁸^،²⁹.

بالإضافة إلى التصنيع ، يوفر البروتوكول بروتوكولا خطوة بخطوة لعزل قلب الفئران البالغة ، والتروية ، والمراقبة ، والتفاعل مع الأجهزة البصرية والكهربائية. تم اختبار الأجهزة على قلوب معزولة ، مما يدل على نتائج تمثيلية في السرعة والتسجيل للتقييم الفيزيولوجي الكهربية. يقدم هذا البروتوكول أيضا طريقة لإنشاء نموذج احتشاء عضلة القلب من خلال I / R ، تم التحقق من صحته من خلال التسجيلات الفسيولوجية والتلوين والتقييمات المورفولوجية. تضع هذه المنهجية الشاملة إطارا قابلا للتكرار لتقييم المواد والأجهزة في الواجهات الحيوية للقلب. يوضح الشكل 1B-D سير عمل تصنيع المواد للتقييم في نموذج القلب خارج الجسم الحي. يوضح الشكل 2A-C النتائج المتوقعة في صور الأجهزة المصنعة.

البروتوكول

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تمت الموافقة على جميع الإجراءات الحيوانية من قبل اللجنة المؤسسية لرعاية واستخدامه بجامعة شيكاغو (رقم البروتوكول 72378).

1. تصنيع غشاء السيليكون النانوي (الشكل 1 ب ، الشكل 2 أ ، الشكل 3)

صمم نمط القناع الضوئي في برنامج AutoCAD (الشكل 3). تأكد من أن حجم الجهاز يطابق مقياس طول الهدف البيولوجي. بالنسبة لقلب الفئران ، استخدم جهازا بحجم 2-10 مم. في التصميم ، أضف مصفوفات ثقب صغيرة بقطر 20-100 ميكرومتر لتسهيل إطلاق طبقة جهاز Si في HF المخزن مؤقتا. اصنع الثقوب الثلاثة الكبيرة بقطر 200-1000 ميكرومتر ، لتشكيل حرف لولبي L للمساعدة في تحديد الجانب الصحيح من الغشاء.
قم بتنظيف رقاقة SOI باستخدام الأسيتون وكحول الأيزوبروبيل (IPA) لمدة 3 دقائق لكل منهما في الحمام بالموجات فوق الصوتية. قم بإجراء خبز الجفاف على حرارة 200 درجة مئوية لمدة 20 دقيقة على الطبق الساخن.
قم بتدوير المقاومة الإيجابية السميكة AZ40XT-11D عند 3000 دورة في الدقيقة لمدة 45 ثانية ، والخبز عند 115 درجة مئوية لمدة 3 دقائق. احرص على عدم صب الكثير من مقاومة الضوء على الرقاقة. بعد طلاء الدوران ، قم بتنظيف البقايا الموجودة على الجانب الخلفي من الرقاقة باستخدام مسحات الأسيتون.
ملاحظة: AZ40XT-11D هو مقاوم للضوء إيجابي شديد اللزجة.
استخدم الكاتب المباشر هايدلبرغ MLA150 لفضح نمط مقاومة الضوء عند 375 نانومتر وجرعة 800 مللي جول / سم². قم بإجراء الخبز بعد التعرض على حرارة 110 درجة مئوية لمدة دقيقتين.
قم بتطوير النمط في مطور AZ 300MIF لمدة 2 دقيقة. اشطف الرقاقة بالماء منزوع الأيونات (DI) لمدة 60 ثانية ثم جففها بهواء N₂ .
قم بحفر SOI المكشوف باستخدام عملية SF₆ / CHF₃ (20 sccm: 50 sccm) RIE لمدة 12 دقيقة باستخدام البلازما المقترنة بالحث عند 600 واط وتردد راديوي 60 واط في نقش فلوريد البلازما المقترن بالحث بضغط غرفة 10 mT ، مما ينتج عنه معدل نقش يبلغ حوالي 660 نانومتر / دقيقة.
قم بتجريد مقاومة الضوء باستخدام AZ NMP في حمام بالموجات فوق الصوتية 80 درجة مئوية لمدة 10 دقائق وقم بتنظيف الرقاقة في حمام بالموجات فوق الصوتية لمدة 3 دقائق في الأسيتون ، متبوعا ب 3 دقائق في IPA ، وتجفيفها باستخدام النيتروجين المضغوط.
اغمر العينة في HF مخزن في درجة حرارة الغرفة للتخلص من طبقات الأكسيد المدفونة. يتم إطلاق الجهاز في غضون 4 - 8 ساعات. قم بزيادة درجة حرارة المحلول قليلا (40 درجة مئوية) لتسهيل الإصدار.
انقل الأغشية المنبعثة بعناية باستخدام ورق ترشيح مقاس 1 سم × 1 سم إلى حمامين مائي منفصلين DI بالتتابع لإزالة أي بقايا HF.
ملاحظة: يمكن إيقاف التجربة مؤقتا هنا. انقع الغشاء في حمام IPA للتخزين عند 4 درجات مئوية.
انقل الغشاء باستخدام ورق الترشيح إلى طبق بتري بماء منزوع الأيونات (DI). سوف يطفو الغشاء على سطح الماء بسبب الكراهية للماء والتوتر السطحي.
ملاحظة: يمكن أن تنتقل أغشية السيليكون بصرامة من IPA إلى الماء بسبب تأثير Marangoni³⁰.
في طبق بتري منفصل ، اصنع محلول نقش البقع الذي يحتوي على نسبة حجم 100: 1 من HF المركز وحمض النيتريك المركز (على سبيل المثال ، 10 مل من HF و 0.1 مل من HNO₃). امزجها جيدا قبل النقش.
انقل الغشاء بورق الترشيح إلى محلول نقش البقع وحفر لمدة 30 ثانية. انتبه إلى جانب غشاء Si من خلال ملاحظة اتجاه الحرف L الذي يتكون من الثقوب الرئيسية الثلاثة. يجب أن يطفو غشاء Si على النقش ، حيث يتم حفر جانب واحد فقط من الغشاء.
انقل الغشاء بورق الترشيح إلى طبقين منفصلين من DI لغسل بقايا HF.
ملاحظة: يمكن إيقاف التجربة مؤقتا هنا. انقل الغشاء إلى IPA للتخزين عند 4 درجات مئوية.
اصنع ركيزة داعمة باستخدام PDMS رفيع. امزج الجزء أ (البوليمر الأساسي) والجزء ب (عامل المعالجة) بنسبة وزن 10: 1 وديغا لمدة 30 دقيقة.
طبقة القرابين PMMA (495 A6) على شريحة زجاجية عند 2,000 دورة في الدقيقة لمدة 45 ثانية. اخبزيها على حرارة 180 درجة مئوية لمدة 60 ثانية.
قم بتدوير PDMS عند 4,500 دورة في الدقيقة لمدة 45 ثانية على الزجاج المطلي PMMA ، والذي يجب أن ينتج عنه سمك 10-20 ميكرومتر. يعالج في فرن 80 درجة مئوية أو صفيحة ساخنة لمدة ساعتين.
ملاحظة: للتخفيف من الضرر الميكانيكي ، تم استخدام PDMS كركيزة ناعمة لاستيعاب أغشية السيليكون النانوية المسامية ، مما يوفر الحماية ضد التلف المحتمل من المناولة المباشرة بالملاقط.
انقل غشاء Si المحفور بالبقع من IPA إلى PDMS. استخدم أنسجة نظيفة لإزالة IPA الزائد ، وسوف يلتصق غشاء Si بقوة ب PDMS بعد تبخر IPA. انتبه إلى جانب غشاء Si من خلال تحديد اتجاه الحرف L الذي يتكون من الثقوب الثلاثة الرئيسية. يجب أن يواجه Si المسامي المحفور الخارج ، ويجب أن يتفاعل Si غير المحفور مع PDMS.
قم بقص PDMS بشكل محيطي باستخدام شفرة حلاقة تحتوي على غشاء Si. اترك مساحة كافية واحرص على عدم إتلاف غشاء Si.
انقع الجهاز في الأسيتون حتى يتم تحرير Si / PDMS. تجنب النقع لفترة طويلة ، لأنه قد يسبب تورم PDMS. اشطفه بماء DI وجففه باستخدام N₂. قم بإجراء علاج البلازما O₂ عند 400 واط لمدة 10 دقائق.

2. تصنيع مصفوفات الأقطاب الكهربائية الدقيقة المرنة (الشكل 1 ج ، الشكل 2 ب ، الشكل 4)

تصميم هيكل الاتفاقات البيئية المتعددة الأطراف المرنة في أوتوكاد (الشكل 4). نقدم تصميمين مختلفين يظهران نفس منطقة إسقاط القطب الكهربائي ولكن هياكل ركيزة مختلفة (الشكل 2 ب ، الشكل 4).
قم بتنظيف ركيزة رقاقة السيليكون في الأسيتون و IPA لمدة 3 دقائق لكل منهما في حمام بالموجات فوق الصوتية.
ملاحظة: لا يتطلب هذا البروتوكول معالجة سطحية إضافية لتعزيز الالتصاق بين البوليميد (PI) ورقاقة Si لتسهيل إطلاق الجهاز. يمكن استخدام العلاج ببلازما الأكسجين لتعزيز الالتصاق إذا لزم الأمر.
صب 4 مل من محلول السلائف PI من بولي (بيروميليت دياهيدريد-كو-4،4′-أوكسيديانيلين) على الرقاقة. قم بتدوير الرقاقة عند 1,500 دورة في الدقيقة لمدة 45 ثانية. استخدم NMP أو الأسيتون لإزالة السلائف الموجودة على الجانب الخلفي من الرقاقة.
اخبزيها مسبقا على حرارة 110 درجة مئوية لمدة 3 دقائق ، ثم على حرارة 180 درجة مئوية لمدة 3 دقائق. قم بمعالجة الرقاقة المطلية ب PI في فرن المقاومة بوضع الملف الشخصي. ابدأ من درجة حرارة الغرفة ، وقم بتسخينه حتى 250 درجة مئوية بمعدل منحدر يبلغ 4 درجات مئوية / دقيقة ، واستمر لمدة 30 دقيقة. ثم سخني الرقاقة إلى 350 درجة مئوية بمعدل منحدر 2.5 درجة مئوية / دقيقة ، واتركيها عند 350 درجة مئوية لمدة 60 دقيقة ، ثم تبرد ببطء إلى RT. والنتيجة هي فيلم PI بسماكة 5 ميكرومتر تقريبا.
قم بتدوير الرقاقة المطلية ب PI مع AZ nlof 2020 عند 2,000 دورة في الدقيقة لمدة 45 ثانية. اخبزي الرقاقة على حرارة 110 درجة مئوية لمدة دقيقتين. استخدم الكاتب المباشر Heidelberg MLA150 لفضح نمط مقاومة الضوء عند 375 نانومتر وجرعة 200 مللي جول / سم².
قم بإجراء الخبز بعد التعرض على حرارة 110 درجة مئوية لمدة دقيقتين. قم بتطوير النمط في AZ 300MIF Developer لمدة 1 دقيقة. اشطف الرقاقة بماء DI لمدة 60 ثانية ثم جففها بهواء N₂ .
قم بإيداع 10 نانومتر من التيتانيوم و 200 نانومتر من الذهب باستخدام مبخر شعاع إلكتروني. قم بتجريد مقاومة الضوء باستخدام AZ NMP في حمام 80 درجة مئوية لمدة 3 ساعات وتنظيف الرقاقة في حمام بالموجات فوق الصوتية لمدة 3 دقائق في الأسيتون ، متبوعا ب 3 دقائق في IPA وتجفيفها باستخدام النيتروجين المضغوط.
تدور الطلاء الإيجابي السميك يقاوم AZ40XT-11D عند 3,000 دورة في الدقيقة لمدة 45 ثانية. قم بتنظيف مقاومة الضوء على الجانب الخلفي من الرقاقة باستخدام الأسيتون. اخبزي الرقاقة على حرارة 115 درجة مئوية لمدة 3 دقائق.
استخدم الكاتب المباشر هايدلبرغ MLA150 لفضح نمط مقاومة الضوء عند 375 نانومتر وجرعة 800 مللي جول / سم². قم بإجراء الخبز بعد التعرض على حرارة 110 درجة مئوية لمدة دقيقتين.
قم بتطوير النمط في AZ 300MIF Developer لمدة 3 دقائق. اشطف الرقاقة بماء DI لمدة 60 ثانية ثم جففها بهواء N₂ .
قم بحفر PI المكشوف باستخدام عملية RIE SF₆ / CHF₃ (20 sccm: 50 sccm) لمدة 20 دقيقة مع البلازما المقترنة بالحث عند 600 واط وتردد راديوي 60 واط في حفر فلوريد البلازما المقترن بالحث بضغط غرفة 10 متر مربع.
قم بإزالة مقاومة الضوء باستخدام AZ NMP في حمام 80 درجة مئوية لمدة 10 دقائق وتنظيف الرقاقة مع صوتنة خفيفة لمدة 3 دقائق في الأسيتون ، متبوعا ب 3 دقائق في IPA وتجفيفها باستخدام النيتروجين المضغوط.
ملاحظة: استخدم الموجات فوق الصوتية منخفضة الطاقة لتجنب فصل الجهاز. تجنب الصوتنة إذا أظهر PI علامات الانفصال.
قم بمعالجة الرقاقة في فرن سداسي ميثيل ديسيلازان (HMDS) لتطبيق علاج HMDS. معطف الدوران SU-8 2002 عند 2,000 دورة في الدقيقة لمدة 45 ثانية. ينتج عن هذا سمك SU8 يبلغ حوالي 2.5 ميكرومتر.
اخبزي الرقاقة على حرارة 95 درجة مئوية لمدة 20 دقيقة. استخدم الكاتب المباشر Heidelberg MLA150 لفضح نمط مقاومة الضوء عند 375 نانومتر وجرعة 950 مللي جول / سم².
قم بتطوير النمط في SU-8 Developer لمدة 1 دقيقة. اشطفه بماء IPA و DI ، وجففه بغاز N₂ . إذا ظهرت بقع بيضاء على الرقاقة أثناء شطف IPA ، انقع الرقاقة في مطور SU8 حتى تختفي البقع البيضاء.
قم بإجراء خبز قوي عند 160 درجة مئوية طوال الليل. استخدم أوقات خبز أقصر (~ 30 دقيقة) للتجارب الحادة. لا تخبز أقل من 150 درجة مئوية أو أكثر من 200 درجة مئوية. انزع MEA المرن المرن المدعوم ب PI من الركيزة.

3. تصنيع الكربون النانوي المسامي (الشكل 1D ، الشكل 2 ج ، الشكل 5)

صمم نمط فيلم الكربون في برنامج التصميم (الشكل 5).
ملاحظة: تحتوي هذه الطريقة على بروتوكول التصنيع لنوعين من الأقطاب الكهربائية: قطب التحفيز القائم على الكربون النانوي المسامي وقطب الاستشعار.
تشريب ورق الترشيح في محاليل مائية من بورات الصوديوم (0.15 م ، درجة الحموضة 9.4) لمدة ساعة واحدة ثم جففه عند 60 درجة مئوية طوال الليل (الشكل 1 د).
ملاحظة: كان ورق الترشيح Whatman من الدرجة 1 بمثابة الركيزة المسامية التمثيلية القائمة على الألياف. يتم دمج بورات الصوديوم في ألياف السليلوز بعد عملية التشريب والتجفيف. يعمل الملح كمحفزات تسهل الكربنة الكيميائية الضوئية تحت تخليق الليزر²⁷.
قم بإجراء التخليق بالليزر باستخدام ليزر ثاني أكسيد الكربون₂ بأنماط مصممة مسبقا (الشكل 5 أ). إجراء الزخرفة في الوضع النقطي مع المعلمات المحسنة: القدرة = 1.8 واط ؛ السرعة = 1.6 سم / ثانية ؛ نقطة لكل بوصة = 1000.
قم بإعداد فيلم البولي إيثيلين تيريفثاليت (PET) بسمك 50 ميكرومتر وتنظيف الفيلم بالأسيتون وكحول الأيزوبروبيل (IPA) لمدة 3 دقائق لكل منهما في الحمام بالموجات فوق الصوتية.
قم بإيداع 5 نانومتر من التيتانيوم و 100 نانومتر من الذهب باستخدام مبخر شعاع إلكتروني. قم بتطبيق إجراء نقل الطور المائي لنقل MEA إلى فيلم PET (12.5 ميكرومتر).
ملاحظة: تم نقل الطور المائي باستخدام عمليتين متتاليتين: فصل الطور المائي ونقل الشعيرات الدموية.
غمر ركائز الورق تدريجيا في ماء DI للتفريغ أثناء فصل الطور المائي.
ملاحظة: سهلت طاقة الإجهاد الناتجة عن تورم السليلوز فصل غشاء الكربون عن الركيزة الداعمة في أقل من ثانية ، مما تسبب في طفو على سطح الماء.
استخدم الركيزة الداعمة ، على سبيل المثال ، فيلم PET ، لنقل الأنماط في وسط الماء أثناء النقل الشعري. اغمر الركيزة في الماء واجعلها ملامسة أحد طرفي غشاء الكربون المطلوب لتشكيل خط اتصال (جبهة النقل). بعد ذلك ، أمسك الركيزة يدويا وتحرك في اتجاه مائل أو رأسي بسرعة منخفضة.
ملاحظة: بالنسبة للركائز الداعمة الكارهة للماء ، يمكن تطبيق القوة الخارجية أو معالجة البلازما O₂ للمساعدة في تشكيل خط الاتصال.
بعد النقل ، ضع ما يقرب من 20 ميكرولتر من محلول بوليمر حمض البيرفلوروسلفونيك (PFSA) (بتركيز ~ 5٪ في خليط من الكحول الأليفاتي المنخفض والماء) على أنماط الكربون واتركه يجف تحت درجة حرارة الغرفة (23 درجة مئوية) والضغط (1 ضغط جوي) للتثبيت
قم بتأمين قطب التحفيز النانوي القائم على الكربون عن طريق توصيله بسلك نحاس باستخدام مادة لاصقة فضية موصلة. قم بتغليف التقاطع المكشوف بين سلك النحاس والقطب الكهربائي بمادة لاصقة من السيليكون لضمان العزل والاستقرار. بعد المعالجة لمدة 3 ساعات في درجة حرارة الغرفة ، يكون قطب التحفيز جاهزا للاستخدام. يمكن إيقاف التجربة مؤقتا هنا.
تصميم نمط الكربون والشرق الأوسط وأفريقيا في أوتوكاد (الشكل 5 ب). قم بتصنيع مصفوفات أقطاب كهربائية دقيقة مقاس 4 × 4 على فيلم PI مقاس 25 ميكرومتر باستخدام إجراء الطباعة الحجرية الضوئية القياسي كما هو موضح في الخطوة 2.
ملاحظة: يمكن إنشاء فيلم PI من خلال سلائف PI أو عن طريق تصفيح فيلم PI التجاري على رقاقة Si باستخدام مقاومة الضوء AZ2020. بروتوكول الطباعة الحجرية الضوئية وترسيب المعادن هو نفس الخطوة 2.
قم بإنشاء غشاء كربوني متآلف (2 سم × 2 سم) على ركيزة ورقية بعد تشريب الملح والكتابة بالليزر ، كما في الخطوات 3.1-3.3. انقل نمط الكربون إلى فيلم دعم PET المصمم مسبقا باستخدام طريقة نقل الطور المائي القياسية ، كما في الخطوات 3.6-3.9.
ضع محلول أسيتات البولي إيثيلين المشترك الفينيل (EVA) بنسبة 10٪ بالوزن في الهكسان على نمط الكربون وانتظر حتى يجف في ظروف درجة حرارة الغرفة (23 درجة مئوية) والضغط (1 ضغط جوي). قم بتصميم قالب PET بسمك 10 ميكرومتر وقصه بالليزر (مع طلاء EVA على الجانب السفلي) مع 16 ثقبا محاذاة لنمط MEA ، لتكون بمثابة طبقة التغليف.
قم بمحاذاة MEA وطبقة تغليف PET وغشاء الكربون على دعامة PET. اضغط على التجميع باستخدام آلة تغليف ساخنة تجارية عند درجة حرارة معالجة تبلغ 120 درجة مئوية للنقل والتغليف.
قم بتبريد قطب الاستشعار النانوي المزود بالكربون المزود بالكربون إلى درجة حرارة الغرفة ، وقم بإزالة البقايا ، واشطفه بالإيثانول والماء 3 مرات قبل استخدامه.

4. عزل قلب الفئران والتروية والمراقبة (الشكل 6)

تحضير الفئران قبل استخراج القلب (الشكل 6 أ). استخدم هذا البروتوكول ذكور فئران CD / SD من 3 إلى 4 أشهر ، تم الحصول عليها من نهر تشارلز.
تحضير محلول Tyrode N-2-hydroxyethylpiperazine-N'-2-ethanesulfonic acid (HEPES) عن طريق إذابة المواد الكيميائية وفقا للجدول 1. اضبط الرقم الهيدروجيني على 7.2-7.4 باستخدام 2M هيدروكسيد الصوديوم. قم بالأكسجين مسبقا عن طريق فقاعات غاز الأكسجين لمدة 0.5-1 ساعة واستمر في الأكسجين حتى نهاية التجارب.
ضع ثلاثة أنابيب من محلول الملح المتوازن من هانكس (HBSS ، بدون كالسيوم ، بدون مغنيسيوم) على الثلج. قم بإعداد أدوات جراحية نظيفة (مقص حاد ، مقص مثني ، اثنين من المرقئ ، ملاقط حادة ، زوجان من الملقط الصغير).
ملاحظة: الجراحة ليست مخصصة للبقاء على قيد الحياة ، لذا فإن العقم ليس ضروريا.
التقط ذكور الفئران البالغة CD / SD التي يتراوح وزنها بين 400 و 500 جرام من منشأة. يجب تطبيق 0.5 مل من الهيبارين (1000 وحدة دولية/كغ) داخل الصفاق في أسفل البطن. استخدم قفازات سميكة لحمل الجرذ للحماية.
أمسك الجرذ من أعلى ظهره ، بحيث يتعرض البطن. امسك الجرذ بقوة ، ولكن بدون قوة مفرطة حتى لا تؤذي. حقن محلول الهيبارين بسرعة ودقة. انتظر لمدة 20-30 دقيقة ، قم بإعداد جهاز Langendorff في هذه الأثناء.
ملاحظة: يمكن تخدير الجرذ مسبقا لضمان خطوة إعداد الإجراء الجراحي المناسبة.
قبل إعادة تعبئة محلول HEPES Tyrode ، اغسل كيس العلاج الوريدي (IV) بالماء وجففه بالكامل لضمان التركيب النهائي المناسب. املأ الكيس بمحلول HEPES Tyrode المؤكسج مسبقا.
قم بتشغيل منظم الحرارة ودوران المياه في جهاز Langendorff عند 37 درجة مئوية (الشكل 6 أ). حضري القنية والخياطة وضعي طبق بتري على الكيس البارد لتقطيع الأنسجة. قم بتجهيز القنية ب HBSS المثلج قبل التقسيم.
استعد لإجراء بضع الصدر بالفئران (الشكل 6 ب). قم بتخدير باستخدام الأيزوفلوران في تكوين جرة الجرس. ضع 8 إلى 10 مل من الأيزوفلوران في أنبوب سعة 50 مل مملوء بقطعة شاش. قم بإحاطة بالأنبوب المفتوح (مع الأيزوفلوران) في وعاء.
راقب تقدم التخدير عن طريق اختبار منعكس قرصة إصبع القدم. سيتم وضع تحت التخدير وتفقد وعيها في غضون 2-3 دقائق. راقب حالة الفئران بعناية وانقلها إلى لوحة الجراحة فور فقدانه للوعي. يمكن أن يؤدي التخدير المطول إلى زوال الفئران.
انقل إلى لوحة التشغيل. ضعه على ظهره وضع 5 مل من الأيزوفلوران في أنبوب سعة 50 مل مملوء بقطعة شاش فوق فم الفئران. تأكد من التخدير العام عن طريق الضغط على أحد الكفوف. المتابعة فقط إذا لم يتم ملاحظة أي رد.
قم بتأمين الذراعين العلويين والسفليين على لوحة الجراحة بالإبر. قم بعمل شق (~ 5 سم) لفتح القفص الصدري للفأر أسفل الصدر مباشرة. اقطع الحجاب الحاجز بعناية لكشف القلب والرئتين.
اقطع الضلوع على كلا الجانبين لفتح القفص الصدري بالكامل لتوفير وصول كامل. قم بتأمين القفص الصدري عند القص باستخدام مرقئ. أمسك الوريد الأجوف من أسفل القلب باستخدام مرقئ. قم بإزالة القلب عن طريق القطع تحت الهيموسات بمقص حاد مثني بالقرب من قاع القفص الصدري قدر الإمكان.
نقل القلب إلى HBSS المثلج. قلل من مدة الخطوة لمنع الانقطاع المطول لإمداد الأكسجين إلى القلب المتقلص.
استعد لإجراء نضح Langendorff ومراقبته. املأ طبق القنية والبتري بالكامل ب HBSS المثلج. تأكد من عدم وجود فقاعات في النظام.
انقل القلب إلى طبق بتري المملوء مسبقا ب HBSS للتقسيم. باستخدام الملقط والمقص ، قم بإزالة الرئتين والأنسجة الضامة الأخرى (الشكل 6 ج).
ملاحظة: يوصى بالتشريح الحاد لإجراء التقسيم لمنع أي ضرر محتمل للقلب. لتقسيم الأنسجة المجاورة ، استخدم مقصا وقم بتمزيق الأنسجة بعناية.
حدد موقع الشريان الأورطي بالضغط على القلب وتتبع مسار الدم عند خروجه. اقطع تحت الشريان الصاعد الأول وقم بتقشير الشريان الأورطي إذا تم الحفاظ على القوس الأبهري أثناء الاستخراج (الشكل 6 د). قم بتثبيت الشريان الأورطي في القنية بعقدة مزدوجة.
ملاحظة: تجنب إدخال القنية بعمق شديد لضمان بقاء الصمام مغلقا. لا تضع الخيط منخفضا جدا ، فقد يؤدي ذلك إلى انسداد الشرايين التاجية.
قم بتجهيز جهاز Langendorff بمحلول عمل مؤكسج مسبقا. افتح التدفق العازل وقم بتوصيل القناة بالجهاز (الشكل 6E). تأكد من عدم إدخال فقاعات الهواء. يبدأ القلب في الانقباض في هذه الخطوة.
ملاحظة: في البداية ، قد يتناثر بعض المخزن المؤقت من البطينين ، ولكن لا يتوقع حدوث تسرب مفرط. اضبط الخيط حسب الحاجة لمنع تسرب المخزن المؤقت. لن يتم ملاحظة أي رجفان قلبي في هذه الخطوة إذا تم إجراء الجراحة والتحضير بشكل صحيح.
قطع الأذينين. قم بتفريغ البالون قبل إدخاله في البطين الأيسر، ثم املأه بالماء باستخدام المحقنة المتصلة.
قم بتوصيل مجسات BP-100 بخط التروية والبالونات المملوءة بالماء لمراقبة التروية وضغط البطين الأيسر (LVP) ، على التوالي (الشكل 6F).
ملاحظة: تحتاج مجسات BP-100 إلى معايرة قبل الاستخدام. يجب طرد الفقاعات الموجودة في البالونات لضمان استشعار الضغط بدقة.
راقب الضغط المخزن المؤقت ل HEPES Tyrode وخط الأساس ل LVP. تأكد من الحفاظ على الضغط العازل ضمن النطاق الأمثل من 80-100 مم زئبق. اضبط LVP الأساسي على حوالي 20 مم زئبق عن طريق تعديل حجم الماء المحقون في البالون (الشكل 6F).
قم بتوصيل أقطاب تخطيط القلب. قم بتأريض القنية وضع القطب الكهربائي على الجانبين أو الأعلى أو القمة بناء على التفضيل (الشكل 6F).
قم بتضخيم جميع الإشارات (التروية وضغط البطين الأيسر وتخطيط القلب) باستخدام مضخم IA-400D وتفاعله بجهاز كمبيوتر باستخدام محول رقمي مع برنامج Clampex (الشكل 6F).

5. إنشاء احتشاء عضلة القلب باستخدام عملية الأشعة تحت الحمراء (الشكل 6G ، الشكل 7)

املأ الحجرة المسخنة بمخزن HEPES Tyrode الدافئ مسبقا بدرجة حرارة 37 درجة مئوية. اغمر القلب في المخزن المؤقت داخل الغرفة الساخنة واضبط محبس التوقف لإيقاف التدفق العازل ، مما يؤدي إلى نقص التروية العالمي. اضبط مدة نقص التروية بناء على الأهداف المحددة للتجربة.
اقلب محبس التثبيت لاستعادة التدفق العازل إلى القلب بعد 30 دقيقة من نقص التروية، وابدأ في إعادة التروية. اسمح بإعادة تروية القلب لمدة 45 دقيقة قبل إنهاء تجربة التلوين لتقييم حجم الاحتشاء (الشكل 6G).
ملاحظة: يتم تحديد وقت نقص التروية أو إعادة التروية بناء على الأهداف التجريبية.
تحقق من نجاح تحريض نقص التروية من خلال مراقبة انخفاض معدل ضربات القلب وأنماط تخطيط القلب غير المنتظمة (الشكل 7 أ). سيتم ملاحظة عدم انتظام ضربات القلب أو الرجفان البطيني.
قم بإدارة 10 مل ببطء من 4 درجات مئوية HBSS من خلال المنفذ الجانبي للمحبس لإيقاف القلب. قم بإزالة القلب من عمود التروية ، وقم بقص أي أنسجة أذينية متبقية ، وضع القلب في مصفوفة تقطيع الأنسجة.
قم بتغطية المصفوفة بغشاء شفاف وقم بتجميد القلب عند -80 درجة مئوية لمدة 8 دقائق أو حتى يصل إلى قوام يشبه أعشاب من الفصيلة الخبازية. قم بإزالة مصفوفة تقطيع الأنسجة من الفريزر وأدخل شفرات الحلاقة لتقطيع القلب إلى أقسام بسمك 2 مم.
قم بإزالة شرائح الأنسجة من مصفوفة التقطيع واحدة تلو الأخرى وتخزينها في درجة حرارة -80 درجة مئوية حتى تصبح هناك حاجة إليها للتجارب الكيميائية الحيوية.
قم بإجراء تلطيخ الاحتشاء (الشكل 7 ب). احتضان شرائح القلب في 10 مل من 1٪ وزن / حجم كلوريد ثلاثي فينيلترازوليوم (TTC) عند 37 درجة مئوية لمدة 30 دقيقة.
انقل شريحة الأنسجة إلى 10٪ من الفورمالين المخزن واتركها تثبت في درجة حرارة الغرفة طوال الليل. للحصول على أفضل النتائج ، قم بإزالة القلب من الفورمالين وتصوير الأنسجة في غضون 24 ساعة. قلل من التعرض للضوء خلال هذه الخطوة لمنع تدهور البقعة.
قم بتصوير الشريحة الملطخة واستخدم برامج مثل ImageJ لتقدير حجم الاحتشاء.

6. إنشاء واجهات كهروضوئية ثنائية الاتجاه بين الأجهزة وأنسجة القلب (الشكل 8 ، الشكل 9)

ضع غشاء السيليكون الإلكتروني الضوئي في الموقع المطلوب للتحفيز. يرتبط غشاء السيليكون ذاتيا بالنخابة بقوة شعرية (الشكل 8 أ). إذا كان التثبيت صعبا ، فاستخدم مواد لاصقة للأنسجة الرطبة للمساعدة في التثبيت.
ملاحظة: يمكن أن يؤدي تقليل معدل التروية إلى تقليل كمية الماء على سطح القلب ، مما يسهل التعلق. بمجرد توصيله بسطح القلب ، عادة ما يعلق غشاء السيليكون على الموضع المحدد مسبقا أثناء العملية.
قم بتوصيل الأقطاب الكهربائية بأنظمة RHD أو غيرها من منصات الفيزيولوجيا الكهربية لتسجيل البيانات. تتميز MEAs بمنصات إدخال / إخراج من 16 قناة بدرجة 0.5 مم في أحد طرفيها ، والتي يتم توصيلها من خلال موصل قوة إدخال صفرية (ZIF) بلوحة محول. ثم يتم ربط لوحة المحول بالمسرح الأمامي من خلال موصل Omnetics.
ضع MEAs المرنة على الأسطح البطينية لقلب الفئران المعزول (الشكل 8 أ). ضع الاتفاقات البيئية المتعددة الأطراف داخل النافذة إذا كنت تستخدم غشاء سيليكون على شكل نافذة (الشكل 8 ب).
قم ببرمجة مصدر الليزر 635 نانومتر بالتردد المطلوب (على سبيل المثال ، 4 هرتز) ودورة العمل (على سبيل المثال 0.4٪ ، مدة نبضة 1 مللي ثانية) باستخدام إشارات منطق الترانزستور والترانزستور (TTL). ركز بقعة الليزر على غشاء السيليكون ، بحجم بقعة حوالي 1 مم. ارتد نظارات واقية من الليزر. ابدأ بكثافة منخفضة للتركيز.
ابدأ بروتوكول التسجيل والتحفيز. قم بزيادة شدة الليزر تدريجيا حتى يتم ملاحظة سرعة تجاوز غير منقطعة (الشكل 8C).
ملاحظة: في معايير هذا البروتوكول ، فإنه يحدد شدة العتبة التي يمكن منها الليزر 10 ثوان من السرعة دون انقطاع.
قم ببرمجة ملف تعريف الليزر بمدد نبضة مختلفة للحصول على ملف تعريف الشدة مقابل المدة لقياس أداء الجهاز (الشكل 8 د). يسمح الإعداد بالتسجيل متعدد القنوات لتخطيط القلب و TTL و LVP (الشكل 8E).
قم بتغيير موقع غشاء السيليكون أو موقع بقعة الضوء وكرر الخطوة 6.3-6.6 لدراسة كيفية تأثير مواقع السرعة المختلفة على أشكال الموجات وتوصيل القلب (الشكل 9 أ).
حدد قمم QRS التي يسير بخطى من كل موقع تسجيل لإنشاء خريطة إيزوكروني أو تأخير التنشيط. حدد ذروة QRS الأقدم وقم بتعيين هذا الموقع على أنه تأخير صفري لرسم خريطة تأخير التنشيط (الشكل 9B-C).
ملاحظة: في حين أن خريطة تأخير التنشيط في إيقاع الجيوب الأنفية (بدون السرعة) يمكن أن تكون بمثابة مرجع ، إلا أن نمطها قد يختلف اختلافا كبيرا اعتمادا على أمراض القلب ووضع MEA¹⁸^،³⁰. تكون النتائج أكثر أهمية عند وجود مصدر تحفيز واضح ، مثل السرعة الخارجية.

7. إنشاء واجهات كهربائية ثنائية الاتجاه بين الأجهزة وأنسجة القلب (الشكل 10)

قم بتوصيل أقطاب التحفيز (0.5 سم × 0.5 سم) في تكوين من قطبين ، مع وضع قطب العمل على جدار البطين الأيسر بينما يكون القطب المضاد على جدار البطين الأيمن.
قم بتوصيل أشكال موجة التيار المربع (على سبيل المثال ، 1 مللي أمبير ، 1 مللي ثانية مدة النبض) من خلال جهد حتى السرعة الناجحة (الشكل 10 أ - ب). قم بإجراء اختبارات للحصول على مخططات تيار التحفيز مقابل مدة النبض وجهد التحفيز مقابل مدة النبض لتقييم فعالية تحفيز المواد (الشكل 10C-D).
قم بإجراء التسجيل الكهربائي باستخدام مصفوفة أقطاب كهربائية دقيقة مقاس 4 × 4 (تباعد 2 مم بين الأقطاب الكهربائية) وتسجيله باستخدام لوحة واجهة RHD USB ومنصة تسجيل إدخال RHD ذات 16 قناة. سجل الإشارات بسرعة 10 كيلو سيثانية / ثانية في عرض النطاق الترددي 0.1-100 هرتز.
قم بقياس ضوضاء كل قطب تسجيل (الشكل 10E). احسب SNR باستخدام المعادلة التالية (الشكل 10F):
أو
حيث الإشارة هي سعة الإشارة_{والضوضاء} المنقولة جنسيا هي الانحراف المعياري لمستويات الضوضاء. في التسجيل ، يتم إيقاف تشغيل مرشح الشق 60 هرتز ليعكس النتائج الأولية.
قم بإجراء تحليل إضافي ورسم خرائط متساوية اللون للانتشار الكهربائي باستخدام Python.
حدد الطابع الزمني لانحراف الذروة (مركب QRS بخطى السرعة) لكل انكماش واحسب المتوسط لإشارات متعددة. استخدم الاستيفاء الغوسي لعرض الخريطة لتحسين قابلية القراءة.

النتائج

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يمكن التحقق من صحة الفيزيولوجيا الكهربية للتحفيز لمجموعة واسعة من المواد الإلكترونية الضوئية والإلكترونية بكفاءة باستخدام نظام القلب خارج الجسم الحي ، والذي يوفر إعدادا مناسبا وخاضعا للرقابة (الشكل 1 أ). تسهل مواد الحقن عالية الشحن مثل السيليكون المسامي والكربون المسامي التعديل الكهربائي الحيوي بكثافة بصرية منخفضة وتحفيز منخفض الجهد ، مما يضمن السلامة والتشغيل السعوي المتوازن للشحن.

يظهر السيليكون النانوي المسامي توليد تيار ضوئي أعلى بكثير مقارنة بهياكل السيليكون التقليدية ، مثل تقاطعات pn أو p-i-n (الشكل 11 أ) ، نظرا للتقاطع غير المتجانس²⁰ الذي يدعم المسامية ، وسعة تخزين الشحن المحسنة ، وانخفاض المعاوقة ، والامتصاص البصري المحسن. تتيح هذه التيارات الضوئية السعوية في الغالب التحفيز الآمن بيولوجيا ومتوازن الشحنة³¹ (الشكل 12A-B) ، مما يحقق السرعة البصرية لقلوب الفئران خارج الجسم الحي عند 240 نبضة في الدقيقة مع شدة ضوء تبلغ 0.51 ميغاواط / مم² ومدة نبضة تبلغ 1 مللي ثانية (الشكل 8 ج) ، أو منخفضة تصل إلى 0.167 ميجاوات / مم² مع مدة نبضة تبلغ 10 مللي ثانية (الشكل 11 ب) - قيم مماثلة أو أقل من الطرق البصرية الوراثية وأقل بكثير من عتبات أمان الليزر³¹ ^،³². تحت هذه الشدة ، قد يحدث نبضات ضوئية جزئية أو غير ملتقطة. في المقابل ، تتطلب المواد الأخرى ، مثل أغشية السيليكون p-i-n أو أغشية السيليكون p-i-n المزخرفة بالذهب ، كثافة بصرية أعلى بكثير لاستنباط السرعة (الشكل 11 ب). يزيد الإيقاع المستمر مع السيليكون النانوي المسامي من الانكماش الميكانيكي ، كما هو موضح في LVP المرتفع (الشكل 8E). علاوة على ذلك ، في شكله المتآلف ، يوضح الجهاز حقن التيار الضوئي عالي الدقة المكانية تحت نبضات الضوء الموضعية ، مما يتيح دراسات تحفيز متعددة المواقع والوصول العشوائي^{المحتمل 26}.

في دراسات غشاء السيليكون ثنائية الاتجاه على شكل نافذة (الشكل 3D ، الشكل 8 ب) ، ينتج عن التحفيز متعدد المواقع ملفات تعريف تسجيل متعددة الأقطاب الكهربائية وأنماط توصيل القلب ، مما يتحقق من صحة أصالة انتشار الموجة من كل نقطة تحفيز (الشكل 9). تسلط هذه الميزة الضوء على قدرة النظام على تحليل مسارات التوصيل القلبي المعقدة بدقة عالية والقدرة على تشخيص أمراض القلب غير الطبيعية مثل احتشاء عضلة القلب.

يبلغ سمك MEAs المصنعة حوالي 10 ميكرومتر ، وتتضمن هياكل كبيرة يسهل اختراقها أو وصلات أفعوانية لتقليل صلابة الانحناء وتعزيز المرونة أو التمدد (الشكل 4) ³³^،³⁴. تتكون المصفوفات من 16 موقعا مستقلا للتسجيل مرتبة في تكوين 4 × 4 ، تغطي مساحة 6 مم × 6 مم. تتيح هذه المصفوفات تسجيل إشارة النخابي المباشر في مواقع متعددة على سطح القلب. يتم توضيح تسجيل تمثيلي من 16 قناة في الشكل 13. تصور خرائط Isochrone التي تم إنشاؤها من التسجيلات التوصيل الكهربائي عبر سطح القلب ، مع أو بدون تحفيز موضعي. غالبا ما يؤدي التحفيز الموضعي إلى تأخير في التوصيل الذي يتجاوز إيقاع الجيوب الأنفية الجوهرية للقلب خارج الجسم الحي ومسارات التوصيل (الشكل 9 ب).

تقدم مواد الكربون ذات البنية النانوية حلا فعالا لتحسين أداء الأجهزة الإلكترونية الحيوية نظرا لسعة تخزين الشحن العالية ومقاومة منخفضة (الشكل 14). تتيح طريقة النقل بالليزر بمساعدة الملح الخاصة بنا الزخرفة السهلة والنقل الفوري لأجهزة الكربون النانوية المسامية إلى ركائز مرنة أو أقطاب كهربائية تقليدية لتحسين أداء الإلكترونيات الحيوية. وأكد توصيف المعاوقة كذلك أن طلاء الكربون قلل بشكل كبير من مقاومة قطب الاتحاد الأفريقي بنحو أمرين من حيث الحجم، من Ω 7244,4 إلى Ω 63,1 عند تردد 100 هرتز ذي الصلة بإشارات تخطيط القلب (الشكل 14 أ-ب). زادت سعة هيلمهولتز لقطب Au بشكل كبير بعد طلاء الكربون ، من 0.025 مللي فهرنهايت / سم² إلى 1.98 مللي فهرنهايت / سم² (الشكل 14 ج). يمكن أن تؤدي الزيادة في السعة باستخدام استراتيجية طلاء المكثف الصغير هذه إلى خفض جهد الاستقطاب بشكل فعال مقارنة بقطب Au التقليدي (الشكل 14D).

ينشئ هذا البروتوكول نظاما أساسيا قائما على الكربون النانوي المسامي للواجهات الحيوية الفعالة نحو التعديل الكهربائي أو استشعار أنظمة القلب (الشكل 10). لتقييم أداء إلكترونيات الكربون النانوية المسامية لتحفيز القلب ، تم وضع قطب Au أو Au-C على جدار البطين الأيسر (LV) لحقن الشحنة في أشكال موجات التيار المربع ثنائي الطور³⁵ (الشكل 10 أ). عند تحفيز 4 هرتز (1 مللي أمبير) ، حققت كل من الأقطاب الكهربائية Au و Au-C سرعة زائدة فعالة (الشكل 10 ب). ومع ذلك ، لوحظ ارتفاع ملحوظ في سعة تخطيط القلب ، مما يدل على قوة الانكماش ، في مجموعة Au-C. أظهر كلا القطبين انخفاضا أسيا في تيار العتبة للتحفيز مع مدة النبض. كما تم قياس عتبات التحفيز ، التي تشير إلى أدنى الفولتية لتعديل التردد الفعال ، عبر عروض النبضة المختلفة (الشكل 10C-D). تم نمذجة منحنى القوة والمدة باستخدام المعادلة:

figure-results-1

حيث يشير I (t) إلى تيار التحفيز في مدة النبضة (t) ، I_rheobase هو تيار العتبة في مدة نبضة طويلة بلا حدود (rheobase) ، و τ هو ثابت وقت الغشاء³⁶. يستخدم الحساب الحد الأدنى للشحنة اللازمة للتحفيز الناجح في chronaxie على النحو figure-results-2 التالي. دقيقة Q_. تم تحديد القيم على أنها 0.79 و 0.71 ميكرو C لأقطاب Au و Au-C ، على التوالي (الشكل 10C). عند تيار تحفيز يبلغ 4 مللي أمبير / سم² ، لوحظت جهد عتبة للتحفيز الفعال عند 1.32 فولت و 0.90 فولت لأقطاب Au و Au-C ، على التوالي (الشكل 10 د). يشير الانخفاض بنسبة 30.3٪ في جهد العتبة إلى انخفاض محتمل في الإجهاد التأكسدي أثناء التحفيز المطول³¹ ، مما يسهل تطبيقات الإلكترونيات الحيوية الأكثر أمانا مع الحد الأدنى من تلف الأنسجة. بالإضافة إلى ذلك ، تم تطوير قطب كهربائي Au مكون من 16 قناة مطعمة بالكربون لتحسين الكشف عن إشارة تخطيط القلب النخابية (الشكل 10E-F). أدى نقل الكربون ذو البنية النانوية إلى تحسين نسبة الإشارة إلى الضوضاء بشكل ملحوظ بمقدار 8.0 أضعاف مقارنة بأقطاب Au التقليدية ، مما يدل على فعالية الطلاءات النانوية القائمة على الكربون للإلكترونيات الحيوية عالية الدقة.

تم التحقق من صحة الحث الناجح لنماذج احتشاء I / R إما في الموقع أثناء التجربة أو بعد التجربة من خلال مراقبة الإشارات الفسيولوجية أو تلطيخ TTC ، على التوالي. بعد التقطيع والتلطيخ ، سيظهر القلب المحتضن منطقة بيضاء اللون ، تمثل تلف عضلة القلب وتتوافق مع حجم الاحتشاء (الشكل 7 ب). في المقابل ، يفتقر القلب السليم إلى المناطق البيضاء بعد تلطيخها. أثناء المراقبة في الوقت الفعلي ، سيعرض نموذج نقص التروية الناجح معدل ضربات القلب منخفضا بشكل كبير ، وهو ما يتضح في قراءات LVP و ECG. بالإضافة إلى ذلك ، سيكشف رسم خرائط MEA للقلب الإقفاري عن انخفاض سرعة التوصيل الكهربائي عبر النخابية ، مما يؤدي إلى زيادة وقت التأخير³⁷ (الشكل 7 أ).

figure-results-3
الشكل 1: رسم تخطيطي لسير عمل البروتوكول والتصنيع. (أ) رسم تخطيطي لإعداد قلب الفئران خارج الجسم الحي وواجهة الجهاز. (ب) عملية تصنيع غشاء السيليكون المسامي (الخطوة 1). يبدأ تصنيع غشاء Si المسامي برقاقة SOI ، حيث يتم تصميم طبقة مقاومة للضوء عبر الطباعة الحجرية الضوئية لتحديد السمات السداسية. يزيل RIE السيليكون المكشوف بشكل انتقائي ، متبوعا بعملية رفع في HF مخزن لتحرير أغشية Si. يخضع الغشاء لنقش البقع في محلول قائم على HF ، مما يولد بنية Si نانوية مسامية. يتم فصل غشاء Si المسامي الناتج بعناية ونقله إلى ركيزة PDMS للدعم الميكانيكي. أخيرا ، تعدل معالجة البلازما خصائص السطح لتحسين التيارات الضوئية. (ج) عملية تصنيع المصفوفات المرنة متعددة الأقطاب الكهربائية الكبيرة التي يسهل اختراقها (الخطوة 2). يبدأ تصنيع MEAs المرنة بطلاء PI على رقاقة السيليكون لتكون بمثابة طبقة الركيزة المرنة. يتم إجراء الزخرفة الضوئية باستخدام AZ 2020 مقاوم للضوء لتحديد مناطق القطب. يتم تنفيذ ترسيب المعادن (Au / Ti) عن طريق تبخر الحزمة الإلكترونية لإنشاء آثار موصلة ، تليها خطوة أخرى للزخرفة الضوئية باستخدام AZ 40XT-11D لحماية مناطق محددة من RIE لتشكيل ركيزة كبيرة المسامية. تضيف خطوة التشكيل الضوئي والخبز الصلب SU-8 التغليف قبل أن تطلق عملية الإقلاع النهائية MEA المرنة من رقاقة Si. (د) سير عمل نقوش غشاء الكربون ونقله (الخطوة 3) ، بما في ذلك معالجة الألياف عن طريق تشريب الملح ، والتصنيع الدقيق من خلال التخليق بالليزر ، ونقل النمط بمساعدة الماء من الركيزة الورقية إلى الدعامات الأخرى. تم تعديل الشكل 1D من²⁷. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

figure-results-4
الشكل 2: الصور البصرية والصور SEM للأجهزة المصنعة. (أ) صورة مقطعية مقطعية (أعلى) وصورة مجهرية بصرية (أسفل) ل Si النانوية المسامية. (ب) صور بصرية لمصفوفات متعددة الأقطاب الكهربائية الكبيرة المسامية ذات التصميمات المجوفة (العليا) والسربنتين (السفلي). (ج) صورة مجهرية بصرية مقطعية (أعلى) وصورة (أسفل) للركائز المتفجرة. تم تعديل الشكل 2 أ من²⁶. تم تعديل الشكل 2C من²⁷. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

figure-results-5
الشكل 3: تصميمات CAD لجهاز غشاء Si. يوضح الشكل تفاصيل المعلمات الخاصة بأجهزة غشاء السيليكون المفتوحة على شكل نافذة (A) صغيرة و (B) متوسطة و (C) كبيرة و (D). الوحدة: مم. تم تعديل هذا الرقم من²⁶. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

figure-results-6
الشكل 4: تصميم CAD للاتفاقات البيئية المتعددة الأطراف التي يسهل اختراقها. (أ) الرسومات التصميمية والتعليقات التوضيحية لمنطقة الشرق الأوسط وأفريقيا ذات الشكل المجوف. (ب) الرسومات والشروح التصميمية للمنطقة المتوسطية المتعددة الأطراف على شكل أفعوان. الوحدة: مم. تم تعديل الشكل 4 أ من²⁶. تم تعديل الشكل 4 ب من²⁸. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

figure-results-7
الشكل 5: مخططات وتصميمات مصفوفات الأقطاب الكهربائية القائمة على الكربون لتفاعل القلب. (أ) تصميم سطوح البينية القطبية المحفزة (الخطوة 3). أثناء التحفيز النموذجي ، تم توصيل أقطاب التحفيز في تكوين من قطبين. تم وضع القطب الكهربائي العامل (نمط الكربون النانوي السربنتيني) على جدار البطين الأيسر ، بينما تم وضع القطب المضاد على جدار البطين الأيمن وتوصيله بالأرض. تم تسليم أشكال موجة التيار المربع من خلال بوتينسيوستات. (ب) الاتفاقات البيئية المتوسطة الحجم ذات 16 قناة لإخفاء قطب الكربون ونقله (الخطوة 3). تشير الطبقة 1 إلى نمط Au لمتوسط ومتوسط المتوسط المتوسط المكون من 16 قناة على ركيزة PI. تشير الطبقة 2 إلى فيلم تغليف PET. تم تعديل هذا الرقم من²⁷. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

figure-results-8
الشكل 6: تصوير تخطيطي وفوتوغرافي لإعداد ex vivo والعملية التجريبية. (أ) الأجهزة والأدوات المستخدمة في الإعداد خارج الجسم الحي ، بما في ذلك حاويات القوارير المخروطية والأدوات الجراحية وأنظمة التروية وأنظمة التحكم في درجة الحرارة (الخطوة 4). (ب) عملية استخراج قلب الفئران: تخدير بالأيزوفلوران ؛ تأمين ذراعي الفئران. فتح القفص الصدري للفئران ؛ حصاد قلب الفئران. (ج) إزالة الأنسجة الدهنية المحيطة من القلب المستخرج لإعداده للإعداد التجريبي. (د) ربط القلب المستخرج بنظام التروية خارج الجسم الحي . (ه) إعداد التروية الذي يظهر القلب المتصل بالنظام لمحاكاة الظروف الفسيولوجية. (و) إعداد تسجيل مخطط كهربية القلب للقلب. (G) يتم عرض عمليات إعادة تروية التروية (I / R) من خلال الإعداد (الخطوة 5). الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

figure-results-9
الشكل 7: مقارنة بين القلب المعزول السليم وقلب I / R. (أ) تم تسجيل تأخير انتشار LVP و ECG و ECG من قلوب سليمة ونقص تروية / إعادة تروية (I / R). (ب) صور تمثيلية لأقسام القلب السليمة الملطخة بكلوريد ثلاثي فينيلترازوليوم (TTC) وأقسام القلب I / R. تشير المنطقة البيضاء إلى حجم المنطقة المحتضنة. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

figure-results-10
الشكل 8: الإيقاع الإلكتروني الضوئي ثنائي الاتجاه والتسجيل الكهربائي لقلب الفئران خارج الجسم الحي باستخدام غشاء السيليكون المسامي والمتوسطات الميكانيكية المرنة. (أ) صورة توضح ربط غشاء السيليكون ووضع MEAs على شكل سربنتين بجوار غشاء السيليكون على القلب. (ب) صورة فوتوغرافية تظهر إرفاق غشاء سيليكون مفتوح على شكل نافذة واتفاقات متوسطة ومتوسطة بثمن مجوفة الشكل مثبتة داخل نافذة Si. (ج) الإيقاع البصري على قلب الفئران خارج الجسم الحي يظهر عدم الالتقاط والالتقاط الجزئي والالتقاط الكامل بثلاث شدات مختلفة عند 240 نبضة في الدقيقة ومدة النبضة 1 مللي ثانية. (د) مخطط الشدة مقابل المدة لتقييم عتبة السرعة للجهاز. (ه) ملامح الوتيرة البصرية التي تقل عن شدة mW/mm² 0,24 ومدة النبضة ms 10. تم تعديل الشكل 8B-D من²⁶. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

figure-results-11
الشكل 9: السرعة متعددة المواقع ورسم الخرائط في واجهات ثنائية الاتجاه. (أ) مواقع السرعة والتسجيل. (ب) تظهر خريطة Isochrone تأخير تنشيط الإشارة الكهربائية بعد التحفيز الضوئي لثمانية مواقع مختلفة على جهاز Si متآلف ذو هيكل النافذة المفتوحة. (ج) التحكم المثالي وتتبع تخطيط القلب ذو 16 قناة في مواقع السرعة المختلفة. من خلال تحفيز المواقع المختلفة ، تسبب التنشيط المكاني في حدوث تأخيرات زمنية في تطور QRS المكتشفة في الأنسجة في مواقع التسجيل المختلفة. يمكن تصويرها على أنها خريطة تأخير التنشيط ، مما يتيح فحص مسارات التوصيل على سطح القلب. تم تعديل هذا الرقم من²⁶. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

figure-results-12
الشكل 10. الإلكترونيات الحيوية النانوية القائمة على الكربون لتحفيز القلب وتسجيله. (أ) صورة بصرية لقطب كهربائي مسامي Au (Au-C) مطعمة بغشاء كربوني لتحفيز القلب. تظهر الصورة الداخلية المنظر الموسع للمكثفات الدقيقة ذات الهيكل السربنتين على قطب الاتحاد الأفريقي. (ب) استجابة تخطيط القلب لقلب الفئران المعزول لتحفيز شكل موجة تيار مربع ثنائي الطور بتردد 4 هرتز. تحت نفس الكثافة الحالية البالغة 4.0 مللي أمبير / سم² ، أظهر القلب استجابات مختلفة لتخطيط القلب تحت التحفيز من أقطاب Au أو Au-C. (ج) توجد منحنيات المدة وشدة أقطاب التحفيز Au و Au-C وتركيبها المنحنى بتردد تحفيز قدره 4 هرتز. (D) جهد العتبة المطبق على الأقطاب الكهربائية للتحفيز الفعال في فترات مختلفة لأقطاب Au و Au-C. (ه) منحنيات خط الأساس لإشارات تخطيط القلب المسجلة باستخدام قطب الاتحاد الكهربائي Au وأجهزة قطب Au-C. (و) تحسب نسبة الإشارة إلى الضوضاء (S/N) من منحنيات مخطط كهربية القلب المسجلة. تظهر الأشكال الداخلية الصور البصرية لمصفوفة الأقطاب الكهربائية Au و Au-C المستخدمة لتسجيل تخطيط القلب (حجم القطب: 1 مم ؛ الخطوة 7.5). تم تعديل هذا الرقم من²⁷. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

figure-results-13
الشكل 11: مقارنة التيارات الضوئية لأجهزة Si المختلفة وتقييم عتبة السرعة. (أ) مقارنة مقادير التيار الضوئي عبر أربعة أجهزة قائمة على Si. تمثل الآثار الزرقاء متوسط التيارات الضوئية من N = 8 أجهزة مستقلة ، وتوضح الآثار الرمادية المتراكبة قياسات الجهاز الفردية. يظهر الرسم البياني الشريطي المصاحب قيم ذروة التيار الضوئي (باللون الأزرق) وحقن الشحنة المتكاملة (باللون البرتقالي). يتم التعبير عن الرسوم البيانية الشريطية كمتوسط ± sd. شريط المقياس ، 10 مللي ثانية (B) تم إجراء تسريع القلب خارج الجسم الحي باستخدام الأجهزة الثلاثة المختلفة. تم إجراء السرعة بمعدل 240 نبضة في الدقيقة وعرض النبضة 10 مللي ثانية. تم تعديل هذا الرقم من²⁶. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

figure-results-14
الشكل 12: توصيف ميزان الشحن من خلال دمج الشحنة المحقونة والمرجعة. (أ) رسم توضيحي لعملية الشحن والتفريغ في تتبع التيار الضوئي المميز. (ب) حساب إجمالي الرسوم التي ينطوي عليها حقن الشحنة وإرجاع الشحنة. أظهرت النتائج بشكل عام توازن شحنة جيد في ظل فترات تحفيز مختلفة. تم تعديل هذا الرقم من²⁶. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

figure-results-15
الشكل 13: الإشارات الكهربائية التمثيلية التي يجمعها كل قطب كهربائي في MEA المكون من 16 قناة. تظهر الإشارات الكهربائية في 16 قناة (Ch) معلومات مخطط كهربية القلب (ECG) للقلب النابض خارج الجسم الحي. تم تعديل الرقم من²⁸. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

figure-results-16
الشكل 14. الخصائص الكهروكيميائية للإلكترونيات الحيوية النانوية القائمة على الكربون. (أ) الواجهة الكهروكيميائية بين الأنسجة القابلة للإثارة وواجهات الكربون المنقوشة. (ب) مقاومة وأطياف الطور لأقطاب Au و Au-C مع منحنيات مجهزة وفقا للدائرة المعروضة في A. (C) قياس السيرة الذاتية لأنماط Au و C بنفس الهندسة ، مع نطاق جهد من -0.2 إلى 0.4 فولت مقابل قطب Ag / AgCl القياسي. (د) تغيرات الجهد في قطب Au و Au-C خلال دورة التحفيز الجلفانوسيتي ثنائية الطور. تم تعديل هذا الرقم من²⁷. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

مركب	الصنف الموصى به	Conc. [م]	ميغاواط	لكل 1 لتر	لكل 2 لتر
كلوريد الصوديوم	سيجما (S9625)	126	58.4	7.36	14.7
كيه سي إل	سيجما (P4504)	5.4	74.6	0.4	0.8
الجلوكوز	سيجما (G7021)	10	180	1.8	3.6
هيبس	سيجما (H4034)	10	238	2.383	4.766
MgCl_2.7 ساعات₂ص	سيجما (M9272)	1	203	1 مل	2 مل
MgCl_2.7 ساعات₂ص	سيجما (M9272)	1	203	مخزون 1 م	مخزون 1 م
CaCl_2.2 ساعة₂س	سيجما (C3881)	2	147	1 مل	2 مل
CaCl_2.2 ساعة₂س	سيجما (C3881)	2	147	مخزون 2 م	مخزون 2 م
NaH₂PO₄	سيجما (S0751)	0.39	120	1 مل	2 مل
NaH₂PO₄	سيجما (S0751)	0.39	120	مخزون 0.39 مليون	مخزون 0.39 مليون

الجدول 1: مكونات محلول HEPES Tyrode.

المناقشة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

قدم هذا البروتوكول منصة قلب الفئران ex vivo (الشكل 1 أ) ونموذج I / R لتقديم دراسات الفيزيولوجيا الكهربية سريعة ومريحة على مستوى الأعضاء لمرافقة الجهود والمتطلبات البحثية سريعة النمو في الإلكترونيات الحيوية³⁸. وأوردت بالتفصيل تصنيع ثلاثة أنظمة للأجهزة والتحقق من صحتها، وهي السيليكون النانوي المسامي، ومصفوفات الأقطاب الكهربائية المتعددة المرنة، والكربون النانوي المسامي (الأشكال 1B-D)، كمعيار للاستجوابات الفيزيولوجية الكهربية ثنائية الاتجاه. يتيح السيليكون النانوي المسامي سرعة منخفضة الكثافة والسعة والزمانية المكانية العالية ، وتتيح المصفوفات المرنة متعددة الأقطاب الكهربائية التسجيل متعدد القنوات ورسم خرائط لأنشطة النخابي ، ويؤدي الكربون النانوي المسامي إلى تحفيز الجهد المنخفض وتسجيل SNR العالي عند دمجه مع^{MEAs 27}.

تم إثبات السرعة البصرية سابقا باستخدام علم البصريات الوراثي ، وهي طريقة تتطلب تعديلا وراثيا للتعبير عن القنوات الأيونية الحساسة للضوء في الأنسجة المستهدفة³³. على الرغم من فعاليتها ، إلا أن علم البصريات الوراثي يقدم تعقيدا كبيرا بسبب الحاجة إلى النواقل الفيروسية أو الأساليب المعدلة وراثيا ، مما يثير مخاوف تتعلق بالسلامة والأخلاقيات والتنظيمية ، خاصة بالنسبة للتطبيقات السريرية. في المقابل ، يوفر التحفيز الحيوي غير الجيني القائم على أشباه الموصلات بديلا أبسط وأكثر قابلية للتطبيق من الناحية^{الانتقالية 39}^،⁴⁰^،⁴⁰^،⁴². تتيح مواد مثل السيليكون وأشباه الموصلات العضوية الأخرى التعديل الإلكتروني الضوئي المباشر للأنسجة دون تغيير جيني ، والاستفادة من التيارات الضوئية السعوية للتحفيز الآمن بيولوجيا ومتوازن الشحنة. يحقق هذا النهج أداء مماثلا أو حتى متفوقا على علم البصريات الوراثي من حيث شدة السرعة ، حيث يعمل أقل بكثير من عتبات سلامة الليزر لتقليل تلف الأنسجة³¹^،³² (الشكل 8). تقضي الطبيعة غير الجينية للتحفيز الحيوي القائم على أشباه الموصلات على الحواجز المرتبطة بالتعديل الجيني ، مما يمهد الطريق لتبني أوسع في البيئات السريرية والتطبيقات المتنوعة في هندسة الأنسجة والطب الإلكتروني الحيوي. ومع ذلك ، يجب تصميم الأجهزة بعناية للتكامل مع الأنسجة ، حيث يجب النظر بعناية في التوافق الحيوي ، بالإضافة إلى مكان التفاعل للتحفيز والتسجيل الفعال (الشكل 8 أ-ب). بالإضافة إلى ذلك ، قد يعيق وجود مادة على سطح الأنسجة إمكانية التصوير في الوقت الفعلي ، ما لم يكن من الممكن تصميم جهاز ليكون شفافا لنافذة انبعاث الإثارة لبعض عوامل التصوير.

يبرز السيليكون النانوي المسامي بين أجهزة القياس الضوئي لأشباه الموصلات لأنه لا يتطلب قطب كهربائي إرجاع اصطناعي ، على عكس المواد التي تم الإبلاغ عنها^{سابقا 26}. تنشأ هذه الخاصية الفريدة من قدرتها على تكوين مناطق الكاثود والأنود التي تم حلها مكانيا بناء على حجم البقعة الضوئية وموقعها. يعمل السطح المضيء كموقع للحقن الكاثودي ، بينما تسهل المناطق الطرفية المحيطة عودة التيار الأنودي. تتيح هذه الآلية التحفيز متعدد المواقع على أغشية متجانسة وخالية من البكسل ، مما يسمح بتحفيز دقيق وموضعي. والجدير بالذكر أن تحفيز الضوء الموضعي ، بدلا من الإضاءة العالمية ، أمر بالغ الأهمية لإنشاء ملفات تعريف تحفيز ثنائية القطب فعالة. بالإضافة إلى ذلك ، يؤثر حجم الجهاز بشكل كبير على الأداء. تولد الأجهزة الأكبر تيارات أعلى في ظل ظروف التحفيز نفسها ، مما يعزز تعدد استخداماتها الوظيفية.

يمكن أن ينتج فشل السرعة البصرية عن عوامل مختلفة ، حتى في النماذج البيولوجية الصحية ، والتي تتعلق بشكل أساسي بسلامة الجهاز واقتران الواجهة الحيوية. أولا ، يعد توصيف التيار الضوئي الشامل أمرا بالغ الأهمية قبل تحفيز القلب. قد تنشأ التيارات الضوئية الأقل من المتوقع من تدهور المواد⁴³ تخميل أكسيد بعد التخزين المطول ، أو الإفراط في النقش أثناء عملية نقش البقع ، أو كسور الجهاز أثناء المناولة أو النقل ، أو اتجاه الجهاز غير الصحيح أثناء التواصل. للتخفيف من الضرر الميكانيكي ، تم استخدام PDMS كركيزة ناعمة لاستيعاب أغشية السيليكون النانوية المسامية ، مما يوفر الحماية ضد الأضرار المحتملة من المناولة المباشرة بالملاقط. ثانيا ، من الضروري إنشاء واجهة سلسة مع النخاذ ، المليء بالسوائل الحيوية في هذا الإعداد. يمكن لطبقة السوائل الحيوية السميكة أن تعيق التعلق الصحيح وتضر بفعالية السرعة. لتعزيز اقتران الواجهة الحيوية ، يمكن استخدام المواد اللاصقة الحيوية⁴²^،⁴³ أو الخياطة لتحقيق الاستقرار في الاتصال وضمان التحفيز الموثوق. والجدير بالذكر أن السيليكون النانوي المسامي المستخدم في دراستنا قابل للتحلل البيولوجي ، ويدعم تطبيقات السرعة المؤقتة ولكنه يتدهور في الأداء في غضون 1-2 أيام في ظل الظروف الفسيولوجية. من أجل الاستقرار على المدى الطويل ، يجب مراعاة تخميل السطح⁴⁴ أو استخدام مواد أشباه الموصلات الأكثر متانة.

أثناء السرعة خارج الجسم الحي ، من المحتمل أن تكون الزيادة التدريجية في LVP (الشكل 8E) عند الترددات الأعلى (على سبيل المثال ، 4 هرتز) ناتجة عن انقباض عضلة القلب المعزز ، وتراكم الكالسيوم ، وآلية فرانك^{ستارلينج 45}. تعمل معدلات السرعة المرتفعة على تحسين دورة الكالسيوم داخل الخلايا وديناميكيات ملء البطين ، مما يزيد من قوة التحميل المسبق والانكماش⁴⁶. في حين أن هذا قد يزيد من الطلب على الأكسجين في عضلة القلب وخطر عدم انتظام ضربات القلب ، إلا أنه يمكن التخفيف من هذه التأثيرات عن طريق الأوكسجين المسبق الكافي ، والمراقبة الدقيقة لتخطيط القلب ، ومعلمات السرعة المتحكم فيها. في تجاربنا ، لم يلاحظ أي آثار ضارة كبيرة.

في التسجيل متعدد الأقطاب الكهربائية ، يعد تحديد مواقع القطب الكهربائي على القلب ومواقعها النسبية لقطب السرعة أمرا بالغ الأهمية لتحليل ذي مغزى. من الضروري التخلص من الحديث المتبادل بين الأقطاب الكهربائية لضمان التقاط أشكال الموجة المميزة والأنماط التي تم حلها مؤقتا. عادة ما تنشئ مصفوفات الأقطاب الكهربائية المرنة واجهة جيدة مع النخابي. ومع ذلك ، يمكن تعزيز الالتصاق بشكل أكبر باستخدام الطلاءات اللاصقة الموصلة أيونيا ، مثل طبقات الهيدروجيل^{الرقيقة 28}^،⁴³ لتحسين الاستقرار وجودة الإشارة.

يمكن لمواد الجرافين / الكربون ذات البنية النانوية ، مع مساحات سطحية كبيرة لتخزين الشحنات والحقن ، تحسين أداء الجهاز الإلكتروني الحيوي عن طريق تقليل المعاوقة عند تقاطعات القطب الملحي وزيادة قدرات حقن الشحنة³⁵. تشمل الطرق الحالية لزخرفة مواد الجرافين على أقطاب كهربائية مرنة (على سبيل المثال ، Au) الترسيب الكهربائي ، وطلاء الدوران ، وطباعة الشاشة⁴⁷. ومع ذلك ، ترتبط هذه الطرق عادة بعمليات التصنيع المعقدة ، وقدرات الزخرفة المحدودة ، وانخفاض الأداء بسبب الحجم الميت للمجلدات. تم استخدام طريقة تخليق الليزر لتوليد أنماط الكربون ذات البنية النانوية على ركيزة السليلوز ثم نقلها إلى أغشية ناعمة أخرى لإنشاء واجهة حيوية متوافقة ، والتي تقدم طريقة سهلة وفعالة لتصنيع الإلكترونيات الحيوية. إن الجمع بين الطلاءات الكربونية المزخرفة ذات الأحجام الهندسية الصغيرة وصولا إلى مستوى الخلية المفردة ، والتي من شأنها أن تزيد من المجال الكهربائي الموضعي ، والهياكل المسامية للغاية لغشاء الكربون لتقليل المقاومة عند واجهة القطب الكهربائي والأنسجة ، سيحقق بشكل تآزري التحفيز البيولوجي الفعال والتسجيل في المستقبل⁴⁸.

في حين أنه نموذج مرضي مناسب ، إلا أن نموذج Langendorff ex vivo I / R يفتقر إلى التفاعلات الجهازية ، ويعزل القلب عن الاستجابات العصبية الهرمونية والمناعية ، ويعتمد على التروية الاصطناعية مع المخازن المؤقتة ، والتي يمكن أن تغير الظروف الفسيولوجية مثل توصيل الأكسجين والوظيفة البطانية. وتقتصر قابليتها المحدودة للتطبيق على الدراسات في الأحداث الحادة. ومع ذلك ، يوفر النموذج بيئة خاضعة للرقابة العالية مع تعديلات دقيقة للمعلمات وقابلية جيدة للتكرار. كما أنه يتيح قياس وظائف القلب في الوقت الفعلي ، مما يجعله أداة قيمة لاستكشاف استراتيجيات علاجية جديدة لأمراض القلب الإقفارية. على سبيل المثال ، يمكن تصور الأجهزة الكهربائية لتكييف القلب مسبقا ، وتدريبه على تحمل بيئات أنواع الأكسجين التفاعلية الشديدة (ROS) ، أو للتخفيف من مستويات أنواع الأكسجين التفاعلية الشديدة لتعزيز التعافي. يمكن تقييم فعالية هذه العلاجات من خلال مقاييس مثل أنماط ضربات القلب وأشكال موجات تخطيط القلب وسرعة التوصيل. علاوة على ذلك ، يمكن لمنصة التحفيز متعددة المواقع أن توفر معلومات مكانية حول احتشاء عضلة القلب ، مما يتيح تقييما أكثر تفصيلا للمناطق المتضررة. يمكن أن يظهر هذا النهج أيضا عتبات تحفيز محسنة ، مرتبطة بشدة الاحتشاء ، مما يوفر إطارا شاملا للتقييم العلاجي والتحسين.

بينما سلط البروتوكول الضوء على استخدام الأجهزة الثلاثة في نماذج القلب ثنائية الاتجاه خارج الجسم الحي ، فإن قابليتها للتطبيق تمتد إلى ما هو أبعد من أنسجة القلب. يمكن تكييف هذه الأجهزة بسهولة للاستخدام مع الأنسجة أو الأعضاء الأخرى القابلة للإثارة كهربائيا ، مثل الأنسجة العصبية والعضلات الهيكلية وأنظمة الجهاز الهضمي ، حيث يعد التعديل الكهربائي الدقيق أمرا بالغ الأهمية ، مما يجعلها أدوات متعددة الاستخدامات لكل من التطبيقات البحثية والانتقالية في الطب الإلكتروني الحيوي.

الإفصاحات

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

قدم PL و B. T. براءة اختراع على تصنيع وتطبيق جهاز السيليكون النانوي المسامي. قدمت P.L. ، C. Y. و B. T. براءة اختراع على تصنيع جهاز الكربون النانوي المسامي وتطبيقه. قدمت P.L. و BT براءة اختراع على تصنيع وتطبيق مصفوفة الإلكترون الميكرو المرنة.

شكر وتقدير

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تم دعم هذه الدراسة ماليا من قبل المعهد الوطني للصحة من خلال المنحة 1R56EB034289-01 و 1R01EB036091-01 ، ومكتب أبحاث الجيش الأمريكي من خلال المنحة W911NF-24-1-0053. يعرب ب. ل. عن امتنانه للدعم الذي تمنحه جائزة جرير في ابتكار العلوم الفيزيائية الحيوية.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسم	الشركة	رقم فهرسي	التعليقات
16 قناة Headstage	إنتان تكنولوجيز	سي 3334
2،3،5-ثلاثي فينيل رباعي الزوليوم كلوريد	سيجما ألدريتش	تي 8877-5 جي	كلوريد ثلاثي فينيل تترازوليوم
2-بروبانول (IPA)	فيشر العلمية	أ451-4
ليزر 635 نانومتر ، 500 ميجاوات	ليزر جلو	NA
أسيتون	فيشر العلمية	أ 18-4
مبخر Angstrom Evovac e-beam	انجستروم	NA
AZ 300MIF المطور العقاري	الكيماويات الدقيقة	18441123163	المطور
AZ nlof 2020	الكيماويات الدقيقة	1A002020
AZ NMP	الكيماويات الدقيقة	NA	مزيل مقاوم للضوء
AZ40XT-11D	الكيماويات الدقيقة	1000300	مقاوم للضوء
مخزنة HF	ثيرمو ساينتفيك	AA44627K2
CaCl2.2H2O	سيجما ألدريتش	(ج 3881)
ليزر ثاني أكسيد الكربون < الفرعي >2< / فرعي>	أنظمة الليزر العالمية	VLS 4.60
طلاء فضي موصل	بيلكو	16062	التصاق موصل بين القطب الكهربائي وتوصيل سلك النحاس
سلك نحاسي مغلف 0.1 مم	الامازون	https://www.amazon.com/Enameled-Temperature-Resistance-Transformers-Inductors/dp/ B09TNM51S5 / ref = asc_df_B09 TNM51S5 ?mcid = 155de761ea4 c389ea86d45ba61a83e8d & amp; tag = hyprod-20 & linkCode = df0 & amp hvadid = 693675076770& hvpos=& hvnetw = G& hvrand = 664358781094905 4431 & amp; hvpone = & hvptwo = & HVQMT < BR / > =& hvdev = ج & hvdvcmdl=& hvlocint =& hvlocphy=9021716& hvtargid = PLA - 1878323158943 & PSC = 1
Digidata 1550 محول الأرقام	الأجهزة الجزيئية	NA
الجلوكوز	سيجما ألدريتش	جي 7021
HBSS ، بدون كالسيوم ، بدون مغنيسيوم ، بدون فينول أحمر	ثيرمو ساينتفيك	14175095
هايدلبرغ MLA150 كاتب مباشر	هايدلبرغ	NA
الهيبارين (1000 وحدة دولية / كجم)	أدوية العزل	1009655
HEPES	سيجما ألدريتش	(H4034)
الهكسان	سيجما ألدريتش	52750-10 مل	المذيبات
التردد	فيشر العلمية	أ 513-500	درجة Tracemetal
فرن HMDS بخار برايم	أنظمة هندسة الغلة	NA
إتش نو 3	فيشر العلمية	A509P500	درجة Tracemetal
تغليف الساخنة	مستودع المكاتب	L410-أ	تغليف متعدد الطبقات
أنظمة Intan RHD	إنتان تكنولوجيز	سي 3100
iWorx ECG	آي ووركس	IA-400D
مسبار iWorx LVD	آي ووركس	BP-100
مضخم الصوت iWorx	آي ووركس	ج-ISO-256
KCl	سيجما ألدريتش	(ص 4504)
بالون لاتكس (مقاس 4)	رادنوتي	170404
MgCl2.7H2O	سيجما ألدريتش	(م 9272)
كلوريد الصوديوم	سيجما ألدريتش	(S9625)
Nafion 117 يحتوي على محلول	سيجما ألدريتش	31175-20-9	كاشف التثبيت لنمط الكربون المسامي النانوي
هيدروجين (NaH2PO4)	سيجما ألدريتش	(S0751)
هيدروكسيد الصوديوم	سيجما ألدريتش	221465
نظام PDMS	فيشر العلمية	NC9285739
البلازما-ثيرم البلازما المقترنة بإقراء فلورايد الحفر	البلازما الحرارية	NA
PMMA (495 A6)	الكيماويات الدقيقة	M130006
بولي (ديانهيدريد بيروميليتي-Co-4،4'-أوكسي ديانيلين)	سيجما ألدريتش	575801	مقدمة PI
بولي (أسيتات الإيثيلين كو فينيل)	سيجما ألدريتش	437247-250 جرام	بوليمر للتسلل
بولي (كحول الفينيل)	سيجما ألدريتش	341584-25 جرام
البولي إيثيلين تيريفثاليت (PET)	الامازون	كاس - 6304-21-11	ورقة PET شفافة من النوع D .0005 بوصة سميكة × 27 بوصة عرض × 10 قدم طول 1 قطعة
بوتنيستات	البيولوجيه	إس بي -200	التحفيز الكهربائي
مقاومة الفرن	ايفاد	LCC1-15-5
الفحص المجهري الإلكتروني الماسح	كارل زايس	مرلين	أداة لتوصيف المورفولوجيا
رقاقة السيليكون	المواد الإلكترونية NOVA	HS39626
لاصق سيليكون	WPI	كويك-سيل-إس	التغليف
بورات الصوديوم	سيجما ألدريتش	إس إكس 0355
رقاقة SOI	ألتراسيل	3-10541	النوع الشرق: P / B (100) DT: 7 +/- 1um DR: &# 60 ؛. 005 أوم سم HT: 300 +/- 10um HR: 1-30 أوم سم الصندوق: 1um +/- 5٪ UD-13998 / UH-13962
SU-8 2002	الكيماويات الدقيقة	سلسلة SU-8 2000
مطور SU-8	الكيماويات الدقيقة	سلسلة SU-8 2000
لاصق الأنسجة الرطبة	3 م	1469SB
ورق الترشيح النوعي Whatman ، الصف 1	سيجما ألدريتش	WHA1001150	الركيزة لزخرفة الكربون

المراجع

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Sunwoo, S. H., et al. Soft bioelectronics for the management of cardiovascular diseases. Nat Rev Bioeng. 2 (1), 8-24 (2024).
Choi, H., et al. Adhesive bioelectronics for sutureless epicardial interfacing. Nat Elect. 6 (10), 779-789 (2023).
Choi, Y. S., et al. Fully implantable and bioresorbable cardiac pacemakers without leads or batteries. Nat Biotech. 39 (10), 1228-1238 (2021).
Cingolani, E., Goldhaber, J. I., Marbán, E. Next-generation pacemakers: from small devices to biological pacemakers. Nat Rev Cardiol. 15 (3), 139-150 (2018).
Sala, L., Ward-van Oostwaard, D., Tertoolen, L. G. J., Mummery, C. L., Bellin, M. Electrophysiological Analysis of human Pluripotent Stem Cell-derived Cardiomyocytes (hPSC-CMs) Using Multi-electrode Arrays (MEAs). J Vis Exp. (123), e55587(2017).
Fiegle, D. J., Volk, T., Seidel, T. Isolation of Human Ventricular Cardiomyocytes from Vibratome-Cut Myocardial Slices. J Vis Exp. (159), e61167(2020).
Alam, P., Maliken, B. D., Ivey, M. J., Jones, S. M., Kanisicak, O. Isolation, Transfection, and Long-Term Culture of Adult Mouse and Rat Cardiomyocytes. J Vis Exp. (164), e61073(2020).
Nippert, F., Schreckenberg, R., Schlüter, K. D. Isolation and Cultivation of Adult Rat Cardiomyocytes. J Vis Exp. (128), e56634(2017).
Trayanova, N. A. Whole-Heart Modeling: Applications to Cardiac Electrophysiology and Electromechanics. Circ Res. 108 (1), 113-128 (2011).
Yin, R. T., et al. Open thoracic surgical implantation of cardiac pacemakers in rats. Nat Protoc. 18 (2), 374-395 (2023).
Wu, K., et al. Modifications of the Langendorff Method for Simultaneous Isolation of Atrial and Ventricular Myocytes from Adult Mice. J Vis Exp. (171), e62514(2021).
Pendexter, C. A., et al. Modified Langendorff Perfusion for Extended Perfusion Times of Rodent Cardiac Grafts. J Vis Exp. (208), e66815(2024).
Kałużna, E., Nadel, A., Zimna, A., Rozwadowska, N., Kolanowski, T. Modeling the human heart ex vivo-current possibilities and strive for future applications. J Tissue Eng Regenerat Med. 16 (10), 853-874 (2022).
Jiang, Y. W., et al. Topological supramolecular network enabled high-conductivity, stretchable organic bioelectronics. Science. 375 (6587), 1411-1417 (2022).
Driscoll, N., et al. MXene-infused bioelectronic interfaces for multiscale electrophysiology and stimulation. Sci Transl Med. 13 (612), eabf8629(2021).
Gablech, I., Głowacki, E. D. State-of-the-Art Electronic Materials for Thin Films in Bioelectronics. Adv Elect Mater. 9 (8), 2300258(2023).
Cho, Y. H., Park, Y., Kim, S., Park, J. 3D Electrodes for Bioelectronics. Adv Mater. 33 (47), 2005805(2021).
Chen, Z., et al. bioresorbable, transparent microelectrode arrays for multimodal spatiotemporal mapping and modulation of cardiac physiology. Sci Adv. 9 (27), eadi0757(2023).
Jiang, Y. W., et al. Rational design of silicon structures for optically controlled multiscale biointerfaces. Nat Biomed Eng. 2 (7), 508-521 (2018).
Prominski, A., et al. Porosity-based heterojunctions enable leadless optoelectronic modulation of tissues. Nat Mater. 21 (6), 647-655 (2022).
Huang, Y. X., et al. Bioresorbable thin-film silicon diodes for the optoelectronic excitation and inhibition of neural activities. Nat Biomed Eng. 7 (4), 486-498 (2023).
Balamur, R., et al. Capacitive and Efficient Near-Infrared Stimulation of Neurons via an Ultrathin AgBiS2 Nanocrystal Layer. ACS Appl Mater Inter. 16 (23), 29610-29620 (2024).
Karatum, O., Kaleli, H. N., Eren, G. O., Sahin, A., Nizamoglu, S. Electrical Stimulation of Neurons with Quantum Dots via Near-Infrared Light. ACS Nano. 16 (5), 8233-8243 (2022).
Han, M., et al. Photovoltaic neurointerface based on aluminum antimonide nanocrystals. Comm Mater. 2 (1), (2021).
Ejneby, M. S., et al. Chronic electrical stimulation of peripheral nerves via deep-red light transduced by an implanted organic photocapacitor. Nat Biomed Eng. 6 (6), 741-753 (2022).
Li, P., et al. Monolithic silicon for high spatiotemporal translational photostimulation. Nature. 626 (8001), 990-998 (2024).
Yang, C., et al. A bioinspired permeable junction approach for sustainable device microfabrication. Nat Sustain. 7 (9), 1190-1203 (2024).
Shi, J., et al. Monolithic-to-focal evolving biointerfaces in tissue regeneration and bioelectronics. Nat Chem Eng. 1 (1), 73-86 (2024).
Shi, J., et al. Active biointegrated living electronics for managing inflammation. Science. 384 (6699), 1023-1030 (2024).
Zhang, L., et al. Marangoni Effect-Driven Motion of Miniature Robots and Generation of Electricity on Water. Langmuir. 33 (44), 12609-12615 (2017).
Cogan, S. F. Neural Stimulation and Recording Electrodes. Ann Rev Biomed Eng. 10 (1), 275-309 (2008).
Nussinovitch, U., Gepstein, L. Optogenetics for in vivo cardiac pacing and resynchronization therapies. Nat Biotechnol. 33 (7), 750-754 (2015).
Hsueh, B., et al. Cardiogenic control of affective behavioural state. Nature. 615 (7951), 292-299 (2023).
Tian, B. Z., et al. Macroporous nanowire nanoelectronic scaffolds for synthetic tissues. Nat Mater. 11 (11), 986-994 (2012).
Fang, Y., et al. Micelle-enabled self-assembly of porous and monolithic carbon membranes for bioelectronic interfaces. Nat Nanotechnol. 16 (2), 206-213 (2021).
Kay, G. N., Shepard, R. B. Stimulation and Excitation of Cardiac Tissues. Clin Cardiac Pacing Defibrillat Resynchronizat Ther. , 61-113 (2017).
Zhang, J., et al. Gold-modified nanoporous silicon for photoelectrochemical regulation of intracellular condensates. Nat Nanotechnol. , (2025).
Li, P., Kim, S., Tian, B. Beyond 25 years of biomedical innovation in nano-bioelectronics. Device. 2 (7), 100401(2024).
Yang, C., Cheng, Z., Li, P., Tian, B. Exploring Present and Future Directions in Nano-Enhanced Optoelectronic Neuromodulation. Acc Chem Res. 57 (9), 1398-1410 (2024).
Prominski, A., Li, P., Miao, B. A., Tian, B. Nanoenabled Bioelectrical Modulation. Acc Mater Res. 2 (10), 895-906 (2021).
Li, P., Kim, S., Tian, B. Nanoenabled Trainable Systems: From Biointerfaces to Biomimetics. ACS Nano. 16 (12), 19651-19664 (2022).
Majmudar, A., Kim, S., Li, P., Tian, B. Perspectives on non-genetic optoelectronic modulation biointerfaces for advancing healthcare. Med-X. 2 (1), 18(2024).
Hwang, S. W., et al. A Physically Transient Form of Silicon Electronics. Science. 337 (6102), 1640-1644 (2012).
Yu, Y., et al. Enhanced photoelectrochemical efficiency and stability using a conformal TiO2 film on a black silicon photoanode. Nat Ener. 2 (6), 17045(2017).
Kosta, S., Dauby, P. C. Frank-Starling mechanism, fluid responsiveness, and length-dependent activation: Unravelling the multiscale behaviors with an in silico analysis. PLoS Computat Bio. 17 (10), e1009469(2021).
Silverman, D. N., et al. Heart Rate-Induced Myocardial Ca2+ Retention and Left Ventricular Volume Loss in Patients With Heart Failure With Preserved Ejection Fraction. J Am Heart Assoc. 9 (17), e017215(2020).
Zeng, M., et al. Printing thermoelectric inks toward next-generation energy and thermal devices. Chem Soc Rev. 51 (2), 485-512 (2022).
Rastogi, S. K., et al. Remote nongenetic optical modulation of neuronal activity using fuzzy graphene. Proc Natl Acad Sci. 117 (24), 13339-13349 (2020).

إعادة الطباعة والأذونات

طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه

طلب إذن

واجهات كهربائية وإلكترونية ضوئية ثنائية الاتجاه في قلوب الفئران الصحية والإقفارية خارج الجسم الحي

في هذه المقالة

ملخص

الملخص

المقدمة

البروتوكول

النتائج

المناقشة

الإفصاحات

شكر وتقدير

المواد

المراجع

إعادة الطباعة والأذونات

الوسوم

مقالات ذات صلة