Name: Ein kardiales mikrophysiologisches System zur Untersuchung der Ca2+ -Ausbreitung durch nicht-genetische optische Stimulation (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2025-03-21T14:10:00.000+00:00
Duration: 8 min 29 s
Description: Erfahren Sie die Integration materialbasierter Photostimulation in kardiale Mikrophysiologische Systeme zur nicht-invasiven Untersuchung der Kalziumausbreitung. Diese Methode ermöglicht präzise optische Stimulation ohne genetische Modifikation.

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<ol><li>Di Maria, F., Lodola, F., Zucchetti, E., Benfenati, F., Lanzani, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+evolution+of+artificial+light+actuators+in+living+systems%3A+from+planar+to+nanostructured+interfaces%5BTitle%5D)+AND+%22Chem+Soc+Rev%22%5BJournal%5D)">The evolution of artificial light actuators in living systems: from planar to nanostructured interfaces.</a> Chem Soc Rev. 47 (13), 4757-4780 (2018).</li>
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<li>Rotenberg, M. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Living+myofibroblast-silicon+composites+for+probing+electrical+coupling+in+cardiac+systems%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+Natl+Acad+Sci+USA%22%5BJournal%5D)">Living myofibroblast-silicon composites for probing electrical coupling in cardiac systems.</a> Proc Natl Acad Sci USA. 116 (45), 22531-22539 (2019).</li>
<li>DiFrancesco, M. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neuronal+firing+modulation+by+a+membrane-targeted+photoswitch%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Nanotechnol%22%5BJournal%5D)">Neuronal firing modulation by a membrane-targeted photoswitch.</a> Nat Nanotechnol. 15 (4), 296-306 (2020).</li>
<li>Paternò, G. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Membrane+environment+enables+ultrafast+isomerization+of+amphiphilic+azobenzene%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Sci%22%5BJournal%5D)">Membrane environment enables ultrafast isomerization of amphiphilic azobenzene.</a> Adv Sci. 7 (8), 1903241(2020).</li>
<li>Vurro, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Molecular+design+of+amphiphilic+plasma+membrane-targeted+azobenzenes+for+nongenetic+optical+stimulation%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Mater%22%5BJournal%5D)">Molecular design of amphiphilic plasma membrane-targeted azobenzenes for nongenetic optical stimulation.</a> Front Mater. 7, 631567(2021).</li>
<li>Vurro, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+modulation+of+excitation-contraction+coupling+in+human-induced+pluripotent+stem+cell-derived+cardiomyocytes%5BTitle%5D)+AND+%22iScience%22%5BJournal%5D)">Optical modulation of excitation-contraction coupling in human-induced pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes.</a> iScience. 26 (3), 106121(2023).</li>
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<li>Park, S. -J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Insights+into+the+pathogenesis+of+catecholaminergic+polymorphic+ventricular+tachycardia+from+engineered+human+heart+tissue%5BTitle%5D)+AND+%22Circulation%22%5BJournal%5D)">Insights into the pathogenesis of catecholaminergic polymorphic ventricular tachycardia from engineered human heart tissue.</a> Circulation. 140 (5), 390-404 (2019).</li>
<li>Lee, K. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+autonomously+swimming+biohybrid+fish+designed+with+human+cardiac+biophysics%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">An autonomously swimming biohybrid fish designed with human cardiac biophysics.</a> Science. 375 (6581), 639-647 (2022).</li>
<li>Lian, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Directed+cardiomyocyte+differentiation+from+human+pluripotent+stem+cells+by+modulating+Wnt%2F%CE%B2-catenin+signaling+under+fully+defined+conditions%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Protoc%22%5BJournal%5D)">Directed cardiomyocyte differentiation from human pluripotent stem cells by modulating Wnt/β-catenin signaling under fully defined conditions.</a> Nat Protoc. 8 (1), 162-175 (2013).</li>
<li>Prondzynski, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Efficient+and+reproducible+generation+of+human+iPSC-derived+cardiomyocytes+and+cardiac+organoids+in+stirred+suspension+systems%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Commun%22%5BJournal%5D)">Efficient and reproducible generation of human iPSC-derived cardiomyocytes and cardiac organoids in stirred suspension systems.</a> Nat Commun. 15 (1), 5929(2024).</li>
<li>Pasqualini, F. S., Sheehy, S. P., Agarwal, A., Aratyn-Schaus, Y., Parker, K. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Structural+phenotyping+of+stem+cell-derived+cardiomyocytes%5BTitle%5D)+AND+%22Stem+Cell+Rep%22%5BJournal%5D)">Structural phenotyping of stem cell-derived cardiomyocytes.</a> Stem Cell Rep. 4 (3), 340-347 (2015).</li>
<li>Fonck, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+aging+on+elastin+functionality+in+human+cerebral+arteries%5BTitle%5D)+AND+%22Stroke%22%5BJournal%5D)">Effect of aging on elastin functionality in human cerebral arteries.</a> Stroke. 40 (7), 2552-2556 (2009).</li>
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<table><tbody><tr><td>alamarBlue Cell Viability Reagenz</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>DAL1025</td><td>Cell Viability Assay</td></tr><tr><td>B-27 Supplement, minus Insulin</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>A1895601</td><td>Für Zellkulturen</td></tr><tr><td>Rinderserum Albumin</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>A9056-50G</td><td>Für die Zellfärbung</td></tr><tr><td>BrainVision Analyzer Software&nbsp;</td><td>Brain Products</td><td>https://www.brainproducts.com/downloads/analyzer/</td> <td>Datenexport und -handhabung</td></tr><tr><td>BTS</td><td>Sigma</td><td>203895-5MG</td><td></td></tr><tr><td>CHIR99021</td><td>Stem Cell Technologies</td><td>72054</td><td></td></tr><tr><td>Klare kratz- und UV-beständige Acrylplatte, 12" x 12" x 0,01 Zoll</td><td>McMaster Carr</td><td>4076N11</td><td>Herstellung von Gewebechips</td></tr><tr><td>Kollagenase Typ II&nbsp;</td><td>Worthington</td><td>CLS-2 / LS004176</td><td></td></tr><tr><td>DNase II</td><td>VWR</td><td>89346-540</td><td></td></tr><tr><td>Essential 8 Medium</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>A1517001</td><td>Für Zellkulturen</td></tr><tr><td>Fibronektin</td><td>VWR</td><td>47743-654</td><td>Beschichtung</td></tr><tr><td>Gelatine aus Schweinehaut Gel Stärke 175 Typ A</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>G2625-100G</td><td>Herstellung von Gewebechips</td></tr><tr><td>Geltrex LDEV-Frei, hESC-qualifiziert, Basalmembran-Matrix mit reduziertem Wachstumsfaktor</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>A1413302</td><td>Beschichtung</td></tr><tr><td>HBSS&nbsp;</td><td>Thermo Fisher</td><td>14175-095</td><td></td></tr><tr><td>HEPES (1 M)</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>15630080</td><td></td></tr><tr><td>Hoechst 33342&nbsp;</td><td>Life technologies</td><td>H1399</td><td>Für die Zellfärbung</td></tr><tr><td>Insulinlösung human</td><td>Sigma Aldrich</td><td>I9278-5ML</td><td></td></tr><tr><td>IWR-1-endo</td><td>Stem Cell Technologies</td><td>72564</td><td></td></tr><tr><td>Paraformadehyde 16% wässrige Lösung (PFA)</td><td>VWR</td><td>100503-917</td><td>Für die Zellfärbung</td></tr><tr><td>PBS, steril, 500 mL</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>10010049</td><td>Herstellung von Gewebechips</td></tr><tr><td>phosphatgepufferte Kochsalzlösung</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>10010049</td><td></td></tr><tr><td>Pluronic F-127 (20%ige Lösung in DMSO)</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>P3000MP</td><td>Nichtionisches Tensid</td></tr><tr><td>ROCK-Inhibitor Y-27632</td><td>Stem Cell Technologies</td><td>72304</td><td></td></tr><tr><td>RPMI 1640 Medium, GlutaMAX Supplement</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>61870127</td><td>Für die Zellkultur</td></tr><tr><td>RPMI 1640 Medium, kein Phenolrot</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>11835030</td><td>Optisches Mapping</td></tr><tr><td>Versene Solution</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>15040066</td><td>Chelatbildner</td></tr><tr><td>VWR Allzweck-Labor-Beschriftungsband</td><td>VWR</td><td>89098-058</td><td>Herstellung von Gewebechips</td></tr><tr><td>X-Rhod-1 AM</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>X14210</td><td>Optisches Mapping</td></tr></tbody></table>

ein kardiales mikrophysiologisches system zur untersuchung der ca2+ -ausbreitung durch nicht-genetische optische stimulation

A Cardiac Microphysiological System for Studying Ca2+ Propagation via Non-genetic Optical Stimulation

Es wurde ein mehrstufiges Verfahren für die Herstellung von künstlich hergestelltem laminarem Herzgewebe unter Verwendung einer Kombination aus Laserstrukturierung, Gelatineformung und Zellaussaattechniken entwickelt und implementiert. Ursprünglich von McCain et al.22 und Lee et al.24 etabliert, wurde diese Technik nach deren Protokollen zur Konstruktion des manipulierten laminaren Mikrogewebes erneut implementiert. Das Verfahren integriert eine präzise laserbasierte Strukt...

Ein kardiales mikrophysiologisches System zur Untersuchung der Ca2+ -Ausbreitung durch nicht-genetische optische Stimulation

In vitro cardiac microphysiological models are highly reliable for scientific research, drug development, and medical applications. Although widely ...

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Bioengineering

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Dieser Artikel beschreibt ein hoher zeitlicher und räumlicher Auflösung Technik optisch Bild Aktionspotential Bewegung auf der Oberfläche von Langendorff-perfundierten Rattenherzen mit einem potentiometrischen Farbstoff (di-8-ANEPPS).

Optische Abbildung von Langendorff-perfundierten Rattenherzen

Dieses Papier beschreibt die Präparation Verfahren, Instrumental-Setup, und experimentellen Bedingungen bei der optischen Abbildung von Transmembranpotential (Vm) und intrazellulären Calcium-Transienten (CAT) in intakten isolierten Langendorff perfundierten Maus Herzen.

Optische Mapping von Aktionspotentialen und Calcium Transienten in der Maus Herz

Wir stellen die Methodik zur Isolierung von murinen Myozyten vor und wie Spannungs- oder Kalziumspuren gleichzeitig mit Sarcomere-Verkürzungsspuren mittels Fluoreszenzphotometrie mit gleichzeitigen Messungen der digitalen Zellgeometrie erhalten werden können.

Optische Bildgebung von isolierten ventrikulären Myozyten

Wir präsentieren ein Protokoll zur Bewertung der elektromechanischen Wirkungen der GtACR1-Aktivierung in Kaninchen-Kardiomyozyten. Wir bieten detaillierte Informationen über Zellisolation, Kultivierung und adenovirale Transduktion sowie über funktionelle Experimente mit den Patch-Clamp- und Carbonfaser-Techniken.

Elektromechanische Bewertung der optogenetisch modulierten Kardiomyozytenaktivität

Dieses Protokoll beschreibt das Verfahren zum Schneiden und Kultivieren menschlicher Herzscheiben für präklinische Arzneimitteltests und beschreibt die Verwendung von optischen Kartierungen zur gleichzeitigen Aufzeichnung von Transmembranspannung und intrazellulären Calciumsignalen aus diesen Scheiben.

Präklinische Kardiale Elektrophysiologie Bewertung durch Dual Voltage und Calcium Optical Mapping of Human Organotypic Cardiac Slices

Dieses Protokoll beschreibt die Verwendung von Silizium-Nanodrähten für die intrazelluläre optische Biomodulation von Zellen in einer einfachen und einfach durchzuführenden Methode. Die Technik ist sehr anpassungsfähig an verschiedene Zelltypen und kann sowohl für In-vitro- als auch für In-vivo-Anwendungen eingesetzt werden.

Silizium-Nanodrähte und optische Stimulation für Untersuchungen der intra- und interzellulären elektrischen Kopplung

Hier beschreiben wir die optische Erfassung und Charakterisierung von Aktionspotentialen aus induzierten pluripotenten Stammzell-abgeleiteten Kardiomyozyten mit einem modularen Hochgeschwindigkeits-Photometriesystem.

Einzelzellige optische Aktionspotentialmessung in human induzierten pluripotenten Stammzell-abgeleiteten Kardiomyozyten

Diese Arbeit berichtet über eine Methode zur Kontrolle des Herzrhythmus intakter muriner Herzen von transgenen Kanalrhodopsin-2 (ChR2) Mäusen unter Verwendung lokaler Photostimulation mit einem Mikro-LED-Array und gleichzeitiger optischer Kartierung des Epikardialmembranpotentials.

Fortschrittliches Herzrhythmusmanagement durch Anwendung optogenetischer Multi-Site-Photostimulation bei murinen Herzen

Wir stellen eine Methode zur flexiblen chemischen und multimodalen Stimulation und Aufzeichnung simultaner neuronaler Aktivität von vielen Caenorhabditis elegans-Würmern vor. Diese Methode nutzt Mikrofluidik, Open-Source-Hard- und Software sowie überwachte automatisierte Datenanalyse, um die Messung neuronaler Phänomene wie Anpassung, zeitliche Hemmung und Reizübersprechen zu ermöglichen.

Automatisierte multimodale Stimulation und simultane neuronale Ableitung von mehreren kleinen Organismen

Dieses Protokoll beschreibt fortschrittliche Materialherstellungs- und ex vivo-Methoden am Rattenherzen für optische und elektrische bidirektionale Bioschnittstellen, die eine präzise Herzstimulation, Aufzeichnung und Infarktmodellierung für die bioelektronische Forschung ermöglichen.

Bidirektionale elektrische und optoelektronische Grenzflächen in gesunden und ischämischen ex vivo Rattenherzen

Erfahren Sie die Integration materialbasierter Photostimulation in kardiale Mikrophysiologische Systeme zur nicht-invasiven Untersuchung der Kalziumausbreitung. Diese Methode ermöglicht präzise optische Stimulation ohne genetische Modifikation.

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