Name: 비유전적 광학 자극을 통한 Ca2+ 전파를 연구하기 위한 심장 미세생리학적 시스템 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2025-03-21T14:10:00.000+00:00
Duration: 8 min 29 s
Description: 배우세요 비유전적 광학 자극을 활용한 심장 미세생리학적 모델 구축 방법을. Ziapin2 광변환체를 이용한 이 기술은 비침습적 세포 자극과 약물 스크리닝 정확도 향상에 기여합니다.

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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>
<li>Manfredi, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+physics+of+plasma+membrane+photostimulation%5BTitle%5D)+AND+%22APL+Mater%22%5BJournal%5D)">The physics of plasma membrane photostimulation.</a> APL Mater. 9 (3), 030901(2021).</li>
<li>Bareket-Keren, L., Hanein, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Novel+interfaces+for+light+directed+neuronal+stimulation%3A+advances+and+challenges%5BTitle%5D)+AND+%22Int+J+Nanomed%22%5BJournal%5D)">Novel interfaces for light directed neuronal stimulation: advances and challenges.</a> Int J Nanomed. 9 Suppl 1 (Suppl 1), 65-83 (2014).</li>
<li>Ford, S. M., Watanabe, M., Jenkins, M. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+review+of+optical+pacing+with+infrared+light%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neural+Eng%22%5BJournal%5D)">A review of optical pacing with infrared light.</a> J. Neural Eng. 15 (1), 011001(2018).</li>
<li>Antognazza, M. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Shedding+light+on+living+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Mater%22%5BJournal%5D)">Shedding light on living cells.</a> Adv Mater. 27 (46), 7662-7669 (2015).</li>
<li>Zhang, J., Wang, J., Tian, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Taking+orders+from+light%3A+progress+in+photochromic+bio-materials%5BTitle%5D)+AND+%22Mater+Horiz%22%5BJournal%5D)">Taking orders from light: progress in photochromic bio-materials.</a> Mater Horiz. 1 (2), 169-184 (2014).</li>
<li>Deisseroth, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optogenetics%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Methods%22%5BJournal%5D)">Optogenetics.</a> Nat Methods. 8 (1), 26-29 (2011).</li>
<li>Ambrosi, C. M., Entcheva, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optogenetics%27+promise%3A+pacing+and+cardioversion+by+light%5BTitle%5D)+AND+%22Future+Cardiol%22%5BJournal%5D)">Optogenetics' promise: pacing and cardioversion by light.</a> Future Cardiol. 10 (1), 1-4 (2014).</li>
<li>Hopkins, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photoactive+organic+substrates+for+cell+stimulation%3A+Progress+and+perspectives%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Mater+Technol%22%5BJournal%5D)">Photoactive organic substrates for cell stimulation: Progress and perspectives.</a> Adv Mater Technol. 4 (5), 1800744(2019).</li>
<li>Vurro, V., Venturino, I., Lanzani, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+perspective+on+the+use+of+light+as+a+driving+element+for+bio-hybrid+actuation%5BTitle%5D)+AND+%22Appl+Phys+Lett%22%5BJournal%5D)">A perspective on the use of light as a driving element for bio-hybrid actuation.</a> Appl Phys Lett. 120 (8), 080502(2022).</li>
<li>Bruno, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((All-optical+and+label-free+stimulation+of+action+potentials+in+neurons+and+cardiomyocytes+by+plasmonic+porous+metamaterials%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Sci%22%5BJournal%5D)">All-optical and label-free stimulation of action potentials in neurons and cardiomyocytes by plasmonic porous metamaterials.</a> Adv Sci. 8 (21), 2100627(2021).</li>
<li>Ronchi, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nongenetic+optical+modulation+of+pluripotent+stem+cells+derived+cardiomyocytes+function+in+the+red+spectral+range%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Sci%22%5BJournal%5D)">Nongenetic optical modulation of pluripotent stem cells derived cardiomyocytes function in the red spectral range.</a> Adv Sci. 11 (3), 2304303(2023).</li>
<li>Li, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Monolithic+silicon+for+high+spatiotemporal+translational+photostimulation%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Monolithic silicon for high spatiotemporal translational photostimulation.</a> Nature. 626 (8001), 990-998 (2024).</li>
<li>Jiang, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nongenetic+optical+neuromodulation+with+silicon-based+materials%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Protoc%22%5BJournal%5D)">Nongenetic optical neuromodulation with silicon-based materials.</a> Nat Protoc. 14 (5), 1339-1376 (2019).</li>
<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>
<li>Vurro, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Light-triggered+cardiac+microphysiological+model%5BTitle%5D)+AND+%22APL+Bioeng%22%5BJournal%5D)">Light-triggered cardiac microphysiological model.</a> APL Bioeng. 7 (2), 026108(2023).</li>
<li>Florindi, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Role+of+stretch-activated+channels+in+light-generated+action+potentials+mediated+by+an+intramembrane+molecular+photoswitch%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Transl.+Med%22%5BJournal%5D)">Role of stretch-activated channels in light-generated action potentials mediated by an intramembrane molecular photoswitch.</a> J. Transl. Med. 22 (1), 1068(2024).</li>
<li>McCain, M. L., Agarwal, A., Nesmith, H. W., Nesmith, A. P., Parker, K. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Micromolded+gelatin+hydrogels+for+extended+culture+of+engineered+cardiac+tissues%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Micromolded gelatin hydrogels for extended culture of engineered cardiac tissues.</a> Biomaterials. 35 (21), 5462-5471 (2014).</li>
<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>
</ol>

<table><tbody><tr><td>alamarBlue 세포 생존력 시약</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>DAL1025</td>세포 <td>생존력 분석</td></tr><tr><td>B-27 보충제, 인슐린 제외</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>A1895601</td><td>세포 배양</td></tr><tr><td>소 혈청 알부민</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>A9056-50G</td><td>세포 염색</td></tr><tr><td>BrainVision 분석기 소프트웨어&nbsp;</td><td>Brain Products</td><td>https://www.brainproducts.com/downloads/analyzer/</td> <td>데이터 내보내기 및 처리</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>투명 스크래치 및 자외선 저항성 아크릴 시트, 12" x 12" x 0.01 인치</td><td>McMaster Carr</td><td>4076N11</td><td>조직 칩 제조</td></tr><tr><td>콜라겐분해효소 유형 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>필수 8 중간&nbsp;</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>A1517001</td><td>세포 배양</td></tr><tr><td>Fibronectin</td><td>VWR</td><td>47743-654</td><td>돼지</td></tr><tr><td>껍질 젤 코팅 젤 강도 175 유형 A</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>G2625-100G</td><td>조직 칩 제조</td></tr><tr><td>Geltrex LDEV-Free, hESC 인증, 감소 성장 인자 기저층 멤브레인 매트릭스</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>A1413302</td><td>코팅</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>세포 염색용</td></tr><tr><td>인슐린 용액 인간</td><td>Sigma Aldrich</td><td>I9278-5ML</td><td></td></tr><tr><td>IWR-1-엔도</td><td>줄기세포 기술</td><td>72564</td><td></td></tr><tr><td>파라포마데히드 16% 수용액(PFA)</td><td>VWR</td><td>100503-917</td><td>세포 염색용</td></tr><tr><td>PBS, 멸균, 500 mL</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>10010049</td><td>조직 칩 제조</td></tr><tr><td>인산염 완충 식염수</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>10010049</td><td></td></tr><tr><td>Pluronic F-127 (DMSO에 20% 용액)</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>P3000MP</td><td>비이온 계면활성제</td></tr><tr><td>ROCK 억제제 Y-27632</td><td>Stem Cell Technologies</td><td>72304</td><td></td></tr><tr><td>RPMI 1640 배지, GlutaMAX 보충제</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>61870127</td><td>세포 배양용</td></tr><tr><td>RPMI 1640 매체, 페놀이 없는 빨간색</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td></td><td>11835030 광학 매핑</td></tr><tr><td>Versene Solution</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>15040066</td><td>킬레이트제</td></tr><tr><td>VWR 범용 실험실 라벨링 테이프</td><td>VWR</td><td>89098-058</td><td>조직 칩 제조</td></tr><tr><td>X-Rhod-1 AM</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>X14210</td><td>광학 매핑</td></tr></tbody></table>

비유전적 광학 자극을 통한 ca2+ 전파를 연구하기 위한 심장 미세생리학적 시스템

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

레이저 패터닝, 젤라틴 성형 및 세포 파종 기술의 조합을 사용하여 엔지니어링된 층류 심장 조직을 제작하기 위해 다단계 공정이 개발되고 구현되었습니다. 원래 McCain et al.22 및 Lee et al.24에 의해 확립된 이 기술은 엔지니어링된 층류 미세조직을 구성하기 위한 프로토콜에 따라 다시 구현되었습니다. 이 공정은 구조 안내를 위한 정밀한 레이저 기반 패터닝, 골격 재료로서의 젤라틴, 제어된 세포 파종을 통합하여 생체 모방 조직 환경을 만듭니다. (그림 1).
종이 기판의 증착에는 1mm 두께의 아크릴 기판에 흰색과 파란색의 두 겹의 실험실 라벨링 테이프를 접착하는 작업이 포함되어 후속 단계를 위한 견고한 기반을 제공하고 제조 공정 중에 정밀한 시각화 및 조작을 가능하게 합니다(그림 1A</st...

비유전적 광학 자극을 통한 Ca2+ 전파를 연구하기 위한 심장 미세생리학적 시스템

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

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연구

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비유전적 광학 자극을 통한 Ca²⁺ 전파를 연구하기 위한 심장 미세생리학적 시스템

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