Name: Een cardiaal microfysiologisch systeem voor het bestuderen van Ca2+ propagatie via niet-genetische optische stimulatie (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2025-03-21T14:10:00.000+00:00
Duration: 8 min 29 s
Description: Ontdek een cardiaal microfysiologisch systeem met niet-genetische optische stimulatie via fototransducers. Deze methode verbetert cardiale fysiologiestudies en drugsontwikkeling zonder genetische modificatie.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

<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 Cell Viability Reagent</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>DAL1025</td><td>Cellebensvatbaarheidstest</td></tr><tr><td>B-27 Supplement, minus insulin</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>A1895601</td><td>Voor celkweek</td></tr><tr><td>Bovine Serum Albumin</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>A9056-50G</td><td>Voor celkleuring</td></tr><tr><td>BrainVision Analyzer software&nbsp;</td><td>Brain Products</td><td>https://www.brainproducts.com/downloads/analyzer/</td><td>Gegevensexport en -verwerking</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>Clear Scratch- and UV-Resistant Acrylic Sheet, 12" x 12" x 0.01 inch</td><td>McMaster Carr</td><td>4076N11</td><td>Fabricage van weefselchip</td></tr><tr><td>Collagenase Type 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&nbsp;</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>A1517001</td><td>Voor celkweek</td></tr><tr><td>Fibronectin</td><td>VWR</td><td>47743-654</td><td>Bekleding</td></tr><tr><td>Gelatin from porcine skin gel strength 175 Type A</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>G2625-100G</td><td>Fabricage van weefselchip</td></tr><tr><td>Geltrex LDEV-Free, hESC-Qualified, Reduced Growth Factor Basement Membrane Matrix</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>A1413302</td><td>Bekleding</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>Voor celkleuring</td></tr><tr><td>Insulin solution 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% Aqueous Solution (PFA)</td><td>VWR</td><td>100503-917</td><td>Voor celkleuring</td></tr><tr><td>PBS, steriel, 500 mL</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>10010049</td><td>Fabricage van weefselchip</td></tr><tr><td>phosphate buffered saline</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>10010049</td><td></td></tr><tr><td>Pluronic F-127 (20% Solution in DMSO)</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>P3000MP</td><td>Niet-ionogene oppervlakteactieve stof</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>Voor celkweek</td></tr><tr><td>RPMI 1640 Medium, no phenol red</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>11835030</td><td>Optische mapping</td></tr><tr><td>Versene Solution</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>15040066</td><td>chelating agent</td></tr><tr><td>VWR General-Purpose Laboratory Labeling Tape</td><td>VWR</td><td>89098-058</td><td>Fabricage van weefselchip</td></tr><tr><td>X-Rhod-1 AM</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>X14210</td><td>Optische mapping</td></tr></tbody></table>

een cardiaal microfysiologisch systeem voor het bestuderen van ca2+ propagatie via niet-genetische optische stimulatie

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

Een cardiaal microfysiologisch systeem voor het bestuderen van Ca2+ propagatie via niet-genetische optische stimulatie

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

a-cardiac-microphysiological-system-for-studying-ca2-propagation-via

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Bio-engineering

Dit artikel beschrijft een hoge temporele en ruimtelijke resolutie techniek om optisch image actie potentiaal beweging op het oppervlak van de Langendorff-geperfuseerde rattenharten met behulp van een potentiometrische kleurstof (di-8-ANEPPS).

Optisch in kaart brengen van Langendorff-geperfuseerde Rat Hearts

Dit document beschrijft de dissectie procedure, instrumentale setup, en de experimentele omstandigheden tijdens de optische in kaart brengen van de transmembraan potentiaal (Vm) en intracellulair calcium van voorbijgaande aard (CAT) in intacte geïsoleerde Langendorff doorbloed muis harten.

Optische kaart brengen van actiepotentialen en Calcium Transiënten in de muis Hart

We presenteren de methodologie voor het isoleren van Murine myocyten en het verkrijgen van spannings-of calcium sporen tegelijk met sarcomere inkorten van sporen met fluorescentie fotometrie met gelijktijdige metingen van digitale cellen geometrie.

Optische beeldvorming van geïsoleerde Murine ventriculaire Myocyten

We presenteren een protocol voor de evaluatie van de elektromechanische effecten van GtACR1 activering bij konijnencardiomyocyten. We geven gedetailleerde informatie over celisolatie, kweek- en adenovirale transductie, en over functionele experimenten met de patch-clamp en koolstofvezel technieken.

Elektromechanische beoordeling van optogenetisch gemoduleerde cardiomyocyteactiviteit

Dit protocol beschrijft de procedure voor het doorsnijden en kweken van menselijke cardiale plakjes voor preklinische geneesmiddelentesten en beschrijft het gebruik van optische mapping voor het opnemen van transmembranespanning en intracellulaire calciumsignalen gelijktijdig van deze plakjes.

Preklinische Cardiale Elektrofysiologie Beoordeling door Dual Voltage en Calcium Optical Mapping van human organotypic cardiale plakjes

Dit protocol beschrijft het gebruik van silicium nanodraden voor intracellulaire optische bio-modulatie van cellen in een eenvoudige en eenvoudig uit te voeren methode. De techniek is zeer aanpasbaar aan diverse celtypes en kan zowel in vitro als in vivo toepassingen worden gebruikt.

Silicium nanodraden en optische stimulatie voor onderzoeken van intra- en intercellulaire elektrische koppeling

Hier beschrijven we optische acquisitie en karakterisering van actiepotentiaalen van geïnduceerde pluripotente stamcel afgeleide cardiomyocyten met behulp van een snel modulair fotometriesysteem.

Eencellige optische actiepotentiaalmeting in door de mens geïnduceerde pluripotente van stamcellen afgeleide cardiomyocyten

Dit werk rapporteert een methode voor het regelen van het hartritme van intacte muizen van transgene channelrhodopsine-2 (ChR2) muizen met behulp van lokale fotostimulatie met een micro-LED-array en gelijktijdige optische mapping van epicardiale membraanpotentiaal.

Geavanceerd hartritmebeheer door toepassing van optogenetische multi-site fotostimulatie in muizenharten

We presenteren een methode voor de flexibele chemische en multimodale stimulatie en registratie van gelijktijdige neurale activiteit van veel Caenorhabditis elegans-wormen . Deze methode maakt gebruik van microfluïdica, open-source hardware en software en gecontroleerde geautomatiseerde gegevensanalyse om de meting van neuronale verschijnselen zoals aanpassing, temporele remming en stimulusoverspraak mogelijk te maken.

Geautomatiseerde multimodale stimulatie en gelijktijdige neuronale opname van meerdere kleine organismen

Dit protocol schetst geavanceerde materiaalfabricage en ex vivo rattenhartmethoden voor optische en elektrische bidirectionele bio-interfacing, waardoor nauwkeurige hartstimulatie, registratie en infarctmodellering voor bio-elektronicaonderzoek mogelijk zijn.

Bidirectionele elektrische en opto-elektronische interfaces in gezonde en ischemische ex vivo rattenharten

Ontdek een cardiaal microfysiologisch systeem met niet-genetische optische stimulatie via fototransducers. Deze methode verbetert cardiale fysiologiestudies en drugsontwikkeling zonder genetische modificatie.

Een cardiaal microfysiologisch systeem voor het bestuderen van Ca²⁺ propagatie via niet-genetische optische stimulatie

Meer video's verkennen