Name: Mikrostrukturierte magnetorheologische Elastomere zur Verbesserung der Kardiomyozytenausrichtung (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2025-06-10T12:40:00.000+00:00
Duration: 8 min 10 s
Description: Erfahren Sie die Herstellung mikrostrukturierter magnetorheologischer Elastomere zur Untersuchung der Kardiomyozytenausrichtung bei dynamischen Steifigkeitsänderungen. Diese Methode ermöglicht realistische Krankheitsmodelle für Herzinsuffizienz.

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<ol><li>Jacot, J. G., McCulloch, A. D., Omens, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Substrate+stiffness+affects+the+functional+maturation+of+neonatal+rat+ventricular+myocytes%5BTitle%5D)+AND+%22Biophys+J%22%5BJournal%5D)">Substrate stiffness affects the functional maturation of neonatal rat ventricular myocytes.</a> Biophys J. 95 (7), 3479-3487 (2008).</li>
<li>Körner, A., Mosqueira, M., Hecker, M., Ullrich, N. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Substrate+stiffness+influences+structural+and+functional+remodeling+in+induced+pluripotent+stem+cell-derived+cardiomyocytes%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Physiol%22%5BJournal%5D)">Substrate stiffness influences structural and functional remodeling in induced pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes.</a> Front Physiol. 12, 710619(2021).</li>
<li>Dou, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+microdevice+platform+for+characterizing+the+effect+of+mechanical+strain+magnitudes+on+the+maturation+of+iPSCcardiomyocytes%5BTitle%5D)+AND+%22Biosens+Bioelectron%22%5BJournal%5D)">A microdevice platform for characterizing the effect of mechanical strain magnitudes on the maturation of iPSCcardiomyocytes.</a> Biosens Bioelectron. 175, 112875(2021).</li>
<li>Abadi, P. P. S. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Engineering+of+mature+human+induced+pluripotent+stem+cellderived+cardiomyocytes+using+substrates+with+multiscale+topography%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Funct+Mater%22%5BJournal%5D)">Engineering of mature human induced pluripotent stem cellderived cardiomyocytes using substrates with multiscale topography.</a> Adv Funct Mater. 28 (19), 1707378(2018).</li>
<li>Ahn, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hierarchical+topography+with+tunable+micro+and+nanoarchitectonics+for+highly+enhanced+cardiomyocyte+maturation+via+multiscale+mechanotransduction%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Healthc+Mater%22%5BJournal%5D)">Hierarchical topography with tunable micro and nanoarchitectonics for highly enhanced cardiomyocyte maturation via multiscale mechanotransduction.</a> Adv Healthc Mater. 12 (12), 2202371(2023).</li>
<li>Chan, Y. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrical+stimulation+promotes+maturation+of+cardiomyocytes+derived+from+human+embryonic+stem+cells%5BTitle%5D)+AND+%22J+Cardiovasc+Transl+Res%22%5BJournal%5D)">Electrical stimulation promotes maturation of cardiomyocytes derived from human embryonic stem cells.</a> J Cardiovasc Transl Res. 6 (6), 989-999 (2013).</li>
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<li>Jaalouk, D. E., Lammerding, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanotransduction+gone+awry%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Rev+Mol+Cell+Biol%22%5BJournal%5D)">Mechanotransduction gone awry.</a> Nat Rev Mol Cell Biol. 10 (1), 63-73 (2009).</li>
<li>Vite, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Extracellular+stiffness+induces+contractile+dysfunction+in+adult+cardiomyocytes+via+cellautonomous+and+microtubuledependent+mechanisms%5BTitle%5D)+AND+%22Basic+Res+Cardiol%22%5BJournal%5D)">Extracellular stiffness induces contractile dysfunction in adult cardiomyocytes via cellautonomous and microtubuledependent mechanisms.</a> Basic Res Cardiol. 117 (1), 41(2023).</li>
<li>Stowers, R. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Matrix+stiffness+induces+a+tumorigenic+phenotype+in+mammary+epithelium+through+changes+in+chromatin+accessibility%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Biomed+Eng%22%5BJournal%5D)">Matrix stiffness induces a tumorigenic phenotype in mammary epithelium through changes in chromatin accessibility.</a> Nat Biomed Eng. 3 (12), 1009-1019 (2019).</li>
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<li>GonzalezRico, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tuning+the+cell+and+biological+tissue+environment+through+magnetoactive+materials%5BTitle%5D)+AND+%22Appl+Sci%22%5BJournal%5D)">Tuning the cell and biological tissue environment through magnetoactive materials.</a> Appl Sci. 11 (18), 8746(2021).</li>
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<table><tbody><tr><td>555 Alexa Fluor Ziegen-Antimaus-Sekundärantikörper &nbsp;</td><td>ThermoFisher Scientific</td><td>A-21422</td><td>https://www.thermofisher.com/antibody/product/Goat-anti-Mouse-IgG-H-L-Cross-Adsorbed-Secondary-Antibody-Polyclonal/A-21422</td></tr><tr><td>20x Dip-in-Objektiv</td><td>Zeiss</td><td>421452-9800-000</td><td>https://www.micro-shop.zeiss.com/zh/us/shop/objectives/421452-9800-000/Objective-W-Plan-Apochromat-20x-1.0-DIC-M27-75mm</td></tr><tr><td>35-mm-Schüsseln</td><td>ThermoFisher Scientific</td><td>130180</td><td>https://www.thermofisher.com/search/results?query=130180&focusarea=Search%20All</td></tr><tr><td>Anti-Alpha-Aktinin-Primärantikörper</td><td>abcam</td><td>EP2528Y</td><td>https://www.abcam.com/en-us/products/primary-antibodies/alpha-actinin-actn1-antibody-ep2528y-ab81265?srsltid=AfmBOoq4HwHixqCheQwwq VVbjJ3ogKUmZxa4GtG 3SyllFzWvb5XPnwgB</td></tr><tr><td>Carbonyl-Eisenpulver-Mikrosphären</td><td>chemicalstore.com</td><td>CIPMS</td><td>https://ironpowders.com/types-of-iron-powder/cipms-carbonyl-iron-powder/</td></tr><tr><td>DAPI-Fleck</td><td>ThermoFisher Scientific</td><td>D1306</td><td>https://www.thermofisher.com/order/catalog/product/D1306</td></tr><tr><td>Desiccator</td><td>Fisher Scientific</td><td>08-642-7</td><td>https://www.fishersci.com/shop/products/nalgene-transparent-polycarbonate-classic-design-desiccator/086427#?keyword=</td></tr><tr><td>Beugungsgitter</td><td>Thor Labs</td><td>GR2550-45031</td><td>https://www.thorlabs.com/thorproduct.cfm?partnumber=GR2550-45031</td></tr><tr><td>Ecoflex Gel Teil A & B</td><td>Smooth On</td><td>Ecoflex&nbsp; GEL</td><td>https://www.smooth-on.com/products/ecoflex-gel/</td></tr><tr><td>Erweiterter Tabletop-Plasmareiniger</td><td>Sigma Aldrich</td><td>Z561657-1EA</td><td>https://www.sigmaaldrich.com/US/en/product/aldrich/z561657</td></tr><tr><td>Fibronektin aus Rinderplasma</td><td>Sigma Aldrich</td><td>F1141</td><td>https://www.sigmaaldrich.com/US/en/product/sigma/f1141</td></tr><tr><td>Flacktek DAC150 SpeedMixer&nbsp;</td><td>Flacktek</td><td>DAC150</td><td>https://flacktek.com/products/small-flacktek/</td></tr><tr><td>ImageJ Software</td><td>NIH</td><td></td><td>https://imagej.net/ij/download.html</td></tr><tr><td>Isopropylalkohol</td><td>Amazonas</td><td></td><td>https://www.amazon.com/Isopropyl-Alcohol-Grade-Anhydrous-gallon/dp/B01M6YK5I4/ref=sr_1_1_sspa?dib=eyJ2IjoiMSJ9.xiBzaAiE5lSJqXz ZhS_JhDh8zEHgkMzrbsyosvyBpS Jjufk90Gt79vk1jOZxq_mG3GKeN8 KT1ulag3ZuMShbWoEOCQUy6txx uGz4709PyUY5YWyeR2GS0PBNx dbmEdWvgmCYiDBLf8E2prhImZW l98MoWlVDU4lg1BtcHTTSOwdg87 5l6Ia3YLPs_0alILBXFsizwwnJodR 8D60ZggK5AHBfCfPadXgfJ-9hUE7 uIto.V3Vf62Lnprtq2u5PRO SbUFHnPOj1FvD7np7uBge6NuU& dib_tag=se& hvadid=598724400239 & hvdev=c& hvlocphy=9007460& hvn etw=g& hvqmt=e& hvrand=1609157 209668794739& hvtargid=kwd-3203 62094308& hydadcr=5273_13 227703& Schlüsselwörter=isopropyl+Alkohol+ amazon& mCiD=9F9D3252906531 3EA89AB7766D9C244C& qid=1740 675756& sr=8-1-spons& sp_csd=d2l kZ2V0TmFtZT1zcF9hdGY& psc=1</td></tr><tr><td>Magnet</td><td>CMS-Magnetik</td><td>ND05578-45N</td><td>https://www.magnet4sale.com/n45-neodymium-disc-magnet-1-1-2x1-4-35-lb-pull-strong-magnet/</td></tr><tr><td>Nikon Eclipse 80i Standmikroskop</td><td>Nikon</td><td>Eclipse 80i</td><td></td></tr><tr><td>Ofen</td><td>Fisher Scientific</td><td>15-103-0503</td><td>https://www.fishersci.com/shop/products/fisher-scientific-isotemp-general-purpose-heating-drying-ovens/p-4935382</td></tr><tr><td>Silikonverdünner</td><td>Smooth On</td><td>Silikonverdünner</td><td>https://www.smooth-on.com/products/silicone-thinner/</td></tr><tr><td>SiR Actin Stain</td><td>Zytoskelett</td><td>CY-SC001</td><td>https://www.cytoskeleton.com/sir-actin</td></tr><tr><td>Sylgard 184 PDMS (Basis + Härtemittel)</td><td>Ellsworth-Klebstoffe</td><td>2065622</td><td>https://www.ellsworth.com/products/by-market/consumer-products/encapsulants/silicone/dow-sylgard-184-silicone-encapsulant-clear-3.9-kg-kit/</td></tr><tr><td>Sylgard 527 PDMS Teil A & B</td><td>Ellsworth-Klebstoffe</td><td>1696742</td><td>https://www.ellsworth.com/products/by-market/consumer-products/encapsulants/silicone/dow-sylgard-527-silicone-dielectric-gel-clear-0.9-kg-kit/</td></tr><tr><td>Transferpipetten</td><td>Fisher Scientific</td><td>13-711-5AMMD</td><td>https://www.fishersci.com/shop/products/transfer-pipette-32/137115AMMD?searchHijack=true&searchTerm=13 -711-5AMMD& searchType= RAPID& matchedCatNo=13 -711-5AMMD</td></tr><tr><td>Trichlor – (1H, 1H, 2H, 2H-Perfluoroctyl) Silan &nbsp;</td><td>Sigma Aldrich</td><td>448931</td><td>https://www.sigmaaldrich.com/US/en/product/aldrich/448931</td></tr></tbody></table>

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In diesem Protokoll demonstrieren wir die Herstellung von biomimetischen Herzzellkultursubstraten, die aus zwei unterschiedlichen Polymermaterialien mittels Kapillarkraftlithographie hergestellt werden.  Die beschriebenen Methoden bieten eine skalierbare, kostengünstige Technik, um die Struktur und Funktion von makroskopischem Herzgewebe für in vitro und in vivo Anwendungen zu entwickeln.

Kapillar-Force-Lithographie für Herz-Tissue Engineering

Die Erzeugung von ausgerichteten Myokardgewebe ist eine wesentliche Voraussetzung für die Anpassung der jüngsten Fortschritte in der Stammzellbiologie, um klinisch nützliche Zwecke. Hier beschreiben wir einen Mikrokontaktdruck Ansatz für die präzise Steuerung der Zelle Form und Funktion. Mit hoch gereinigte Populationen von embryonalen Stammzellen abgeleitete kardiale Vorläuferzellen, wir erzeugen dann anisotropen funktionale Herzmuskelgewebe.

Generation Ausgerichtet Functional Myokardgewebe Durch Mikrokontaktdrucken

Wir präsentieren ein neues Polyacrylamid-Hydrogel, genannt Hydroxy-PAAm, die mit minimalen Kosten oder Know-how eine direkte Bindung von ECM-Proteine ​​ermöglicht. Die Kombination von Hydroxy-PAAm Hydrogele mit Mikrokontaktdruck erleichtert eine unabhängige Steuerung der vielen Hinweise des natürlichen Zellmikroumgebung für die Untersuchung zellulärer mechanostransduction.

Herstellung von Hydroxy-PAAm Hydrogele zur Entkopplung der Auswirkungen von Mechanotransduction Cues

Dieses Protokoll beschreibt eine neuartige Methode um ein räumlich detaillierte finite-Elemente-Modell der intrazellulären Architektur der Herzzellen von Elektronenmikroskopie und konfokalen Mikroskopie-Bilder zu erstellen. Die Kraft dieses räumlich detaillierte Modell zeigt anhand von Fallbeispielen in Kalzium Signal- und Bioenergetik.

Erstellen eines strukturell realistische Finite-Elemente geometrischen Modells von einer Cardiomyocyte zur Untersuchung der Rolle von zellulären Architektur in Cardiomyocyte Systembiologie

Hier präsentieren wir ein Protokoll für die Ausbildung einer Zellpopulation, die mit elektrischen und mechanischen Reizen emuliert kardiale Physiologie. Diese elektromechanische Stimulation erhöht das Cardiomyogenic Potenzial der behandelten Zellen und ist eine vielversprechende Strategie für weitere Zelltherapie, Krankheit Modellierung und Drogen-Screening.

Gleichzeitige elektrische und mechanische Stimulation, Cells Cardiomyogenic Potenzial zu steigern

Ein bioinspiriertes Gerüst wird durch eine weiche Photolithographie-Technik mit mechanisch robusten und elektrisch leitfähigen Hydrogelen hergestellt. Die mikrogemusterten Hydrogele bieten eine richtungsweisende Kardiomyozytenzellausrichtung, was zu einer maßgeschneiderten Betätigungsrichtung führt. Flexible Mikroelektroden sind auch in das Gerüst integriert, um elektrische Steuerbarkeit für ein selbstwirkendes Herzgewebe zu gewährleisten.

Bioinspirierter Softroboter mit integrierten Mikroelektroden

Dieses Protokoll enthält detaillierte Methoden, die die Herstellung und Implementierung einer magnetisch basierten Afterload-Tuning-Plattform für technisches Herzgewebe beschreiben.

Magnetische Anpassung der Nachbelastung in technischen Herzgeweben

Dieses Protokoll führt eine lithographiefreie Mikromustermethode ein, die einfach und zugänglich für Personen mit einem begrenzten Bioengineering-Hintergrund ist. Diese Methode verwendet maßgeschneiderte lasergeschnittene Schablonen, um extrazelluläre Matrixproteine in einer Form von Interesse für die Modulation von Zellmorphologien mikromustern zu lassen. Das Verfahren zur Mikromusterung wird mit induzierten pluripotenten Stammzellabgeleiteten Kardiomyozyten demonstriert.

Einfache Lithographie-freie Einzelzell-Mikromusterung mit Laser-Cut Schablonen

Das vorliegende Protokoll erzeugt netzförmige stämmige Herzgewebe, das kardiovaskuläre Zellen enthält, die aus humaninduzierten pluripotenten Stammzellen gewonnen wurden, um die Untersuchung der Zellimplantationstherapie für Herzkrankheiten zu ermöglichen.

Vorbereitung von Mesh-Shaped Engineered Cardiac Tissues derived from Human iPS Cells for In Vivo Myokard repair

Dieses Protokoll zielt darauf ab, eine neue Methodik zur Messung der intrinsischen Herzfeuerrate zu beschreiben, indem Mikroelektroden-Array-Aufzeichnung des gesamten Sinusknotengewebes verwendet wird, um Schrittmacherfehler bei Mäusen zu identifizieren. Pharmakologische Wirkstoffe können auch in diese Methode eingeführt werden, um ihre Auswirkungen auf die intrinsische Schrittmacherei zu untersuchen.

Mikroelektroden-Array-Aufzeichnung der Sinoatrialknoten-Feuerrate zur Identifizierung intrinsischer Herzschrittmacherfehler bei Mäusen

Diese Arbeit präsentiert ein flexibles Protokoll für die Verwendung von FLECS-Technologie (fluoreszenzmarkierte elastomere kontrahierbare Oberflächen) im Mikrowellenformat zur vereinfachten, freihändigen Quantifizierung von einzelligen kontraktilen Kräften basierend auf visualisierten Verschiebungen fluoreszierender Proteinmikromuster.

Vereinfachte Hochdurchsatzanalyse der Einzelzellkontraktilität mit mikrostrukturierten Elastomeren

Erfahren Sie die Herstellung mikrostrukturierter magnetorheologischer Elastomere zur Untersuchung der Kardiomyozytenausrichtung bei dynamischen Steifigkeitsänderungen. Diese Methode ermöglicht realistische Krankheitsmodelle für Herzinsuffizienz.

Mikrostrukturierte magnetorheologische Elastomere zur Verbesserung der Kardiomyozytenausrichtung

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