Методическая статья

Сердечная микрофизиологическая система для изучения размножения Ca2+ с помощью негенетической оптической стимуляции

DOI:

10.3791/67823

⸱

21 марта 2025 г.

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Biotechnology and Biosciences, University of Milano-Bicocca, 2Center for Nano Science and Technology, Istituto Italiano di Tecnologia, 3Disease Biophysics Group, John A. Paulson School of Engineering and Applied Science, Harvard University, 4Department of Chemistry, Materials and Chemical Engineering “Giulio Natta”, Politecnico di Milano, 5Department of Physics, Politecnico di Milano, 6Department of Physics and Astronomy, University of Bologna

* These authors contributed equally

В этой статье

Краткое содержание

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

Использование света для контроля сердечных клеток и тканей позволяет проводить бесконтактную стимуляцию, тем самым сохраняя естественное состояние и функцию клеток, что делает его ценным подходом как для фундаментальных исследований, так и для терапевтических применений.

Аннотация

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

Микрофизиологические модели сердца in vitro обладают высокой надежностью для научных исследований, разработки лекарств и медицинского применения. Несмотря на широкое признание в научном сообществе, эти системы все еще ограничены в долговечности из-за отсутствия методов неинвазивной стимуляции. Фотопреобразователи обеспечивают эффективный метод стимуляции, предлагая беспроводной подход с высоким временным и пространственным разрешением при минимизации инвазивности в процессах стимуляции. В данной рукописи мы представляем полностью оптический метод стимуляции и детектирования активности микрофизиологической модели сердца in vitro. В частности, мы изготовили сконструированные ламинарные анизотропные ткани путем посева индуцированных человеком плюрипотентных кардиомиоцитов, полученных из стволовых клеток (hiPSC-CMs), полученных в 3D-культуре суспензии биореактора. Мы использовали фотопреобразователь, амфифильное производное азобензола, названное Ziapin2, для стимуляции и краситель Ca2+ (X-Rhod 1) для мониторинга реакции системы. Результаты показывают, что Ziapin2 может фотомодулировать ответыCa2+ в используемой системе без ущерба для целостности тканей, жизнеспособности или поведения. Кроме того, мы показали, что подход к стимуляции на основе света предлагает аналогичное разрешение по сравнению с электрической стимуляцией, текущим золотым стандартом. В целом, этот протокол открывает многообещающие перспективы для применения Ziapin2 и фотостимуляции на основе материалов в кардиологических исследованиях.

Введение

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

Использование света для стимуляции живых клеток и тканей становится важным фактором, меняющим правила игры в биомедицинских исследованиях, предлагая возможности бесконтактной стимуляции с точным временным и пространственным разрешением 1,2,3,4,5,6. Одним из ведущих методов, используемых для повышения чувствительности клеток к свету, является оптогенетика, которая включает в себя генетическую модификацию клеток для экспрессии светочувствительных ионных каналов или насосов 7,8. Этот подход продемонстрировал впечатляющую эффективность в регулировании клеток в живых тканях; Тем не менее, его зависимость от переноса вирусных генов препятствует его широкому внедрению в исследованиях и клиническом применении.

Чтобы преодолеть это ограничение, органические и неорганические материалы были использованы в качестве светочувствительных преобразователей для разработки негенетических, основанных на материалах методов светоопосредованнойстимуляции 9,10. Органические наноструктурированные фотопреобразователи 11,12,13,14,15 в последнее время продемонстрировали замечательный успех в запуске клеточных реакций в различных областях применения, включая нейроны, кардиомиоциты и клетки скелетных мышц.

В данной работе мы предлагаем Ziapin2 16,17,18, производное азобензола, для исследования распространения Ca2+ в сконструированных ламинарных тканях сердца. Амфифильная структура молекулы позволяет точно воздействовать на плазматическую мембрану клетки, в то время как азобензольное ядро обеспечивает индуцированную светом изомеризацию, что приводит к ее конформационнымизменениям 16,17,18. В клетках сердца эта транс-цис-изомеризация изменяет толщину плазматической мембраны, вызывая каскад эффектов, которые генерируют потенциал действия, который, в свою очередь, запускает процесс возбуждения-сокращения 19,20,21.

Кроме того, мы описываем процесс изготовления сконструированной платформы для анизотропного роста сердечной ткани22 и подробно описываем экспериментальную установку, используемую для оптического запуска и мониторинга ее активности, уделяя особое внимание приобретению динамикиCa2+ в ткани23,24. Наконец, мы сравниваем полученные сигналы с сигналами, полученными с помощью электрической стимуляции, которая считается эталоном. В целом, этот протокол подчеркивает применение нового светочувствительного преобразователя для улучшения нашего понимания поведения сердечных клеток, особенно в контексте искусственных тканей.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Протокол

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

Используемая культура плюрипотентных стволовых клеток человека (hiPSC) представляет собой мужскую линию iPSC дикого типа, которая содержит индуцируемую доксициклином (Dox) систему CRISPR/Cas9, созданную путем введения CAGrtTA::TetO-Cas9 в локус AAVS1 (Addgene: #73500). Исследование проводилось в соответствии с протоколами, утвержденными Наблюдательным советом по институциональным учреждениям Бостонской детской больницы. Информированное согласие пациентов было получено до их участия в исследовании. Генерация кардиомиоцитов, полученных из hiPSC (hiPSC-CMs), была индуцирована, как описано ранее25,26. Протокол будет кратко изложен в следующем разделе:

1. Генерация и получение индуцированных плюрипотентных стволовых клеток человека кардиомиоцитов

  1. Один раз промойте ИПСК при культивировании в колбах Т75 с помощью PBS. Отделить клетки путем инкубации с хелатирующим агентом Versene в течение 10-15 мин и поместить в емкости биореактора, предварительно обработанные 1% раствором неионогенного поверхностно-активного вещества с плотностью 50 млн IPSCs/сосуд в 100 мл среды E8 с добавлением 10 мкМ ингибитора ROCK Y-27632.
  2. Установите следующие параметры биореактора: перемешивание 60 об/мин, температура 37 °C, pH 7 и наложение газов (O2 и CO2) на уровне 3 стандартных л/ч.
  3. После 1 дня в культуре подтвердить, что диаметр эмбриоидного тела (БЭ) достиг 100-300 мкм, и обработать клетки основной средой RPMI (среда RPMI 1640 с добавлением B27 минус инсулин), содержащей 7 мкМ CHIR99021 в течение 24 ч, с последующей сменой среды на RPMI еще на 24 ч. Добавьте базовую среду RPMI, содержащую 5 мкМ IWR-1-эндо, еще на 48 ч, чтобы начать процесс дифференцировки в направлении сердечной линии. Через 48 часов переключите среду обратно на базовую RPMI.
  4. На 7-й день дифференцировки культивировали клетки в базовой среде RPMI с добавлением человеческого инсулина в соотношении 1:1000 (v/v). Обновляйте носитель каждые 2 дня или каждый день с 50% изменением среды, если потребление кислорода достигает более 30%.
  5. На 15-й день ферментативную диссоциацию клеток биореактора в течение 3 ч с помощью раствора коллагеназы II, содержащего HBSS, коллагеназу II (200 ед/мл), HEPES (10 мМ), ингибитор ROCK Y-27632 (10 мкМ) и N-бензил--толуолсульфонамид (BTS, 30 мкМ). Для этого сначала промывают дифференцированные hiPSC-CM EBs 2x подогретым HBSS и инкубируют их в растворе Коллагеназы II (объем 200 мкл БЭ / 12 мл раствора Коллагеназы II) при 37 °С в 5%СО2 до появления единичных клеток от полной диссоциации БЭ.
  6. Остановите реакцию диссоциации путем добавления равного объема блокирующего буфера (RPMI-1640 без B27 и DNase II, с 6 мкл DNase II на мл RPMI-1640) к суспензии одиночных клеток. Подсчитайте дифференцированные hiPSC-CM, центрифугируйте (200 × г, 5 мин) и подготовьте к последующему применению, заморозив элементы при -80 °C в изопропаноле на 24 ч и переместив их в резервуары с жидким азотом до посева.

2. Инженерное изготовление ламинарной ткани

  1. Приклейте два слоя лабораторной ленты, белый и синий, к прозрачному, устойчивому к царапинам и ультрафиолетовому излучению акриловому листу толщиной 1 мм. С помощью лазерного гравера CO2 разрежьте акриловый лист на круги (диаметр 20 мм, чтобы вместить 12 МВт) и схему чипа (3 x 7,5 мм квадрата, по три на чип) на ленте, как это предусмотрено в программном обеспечении векторной графики (например, CorelDraw); параметры резки акрила: 100 мощность, 20 скорость и 1 000 PPI; Параметры резки ленты: 8 мощностей, 6 скоростей и 1 000 PPI. Снимите два слоя ленты внутри внутренней линии с помощью пинцета, замочите чипсы в чистом отбеливателе на срок от 30 минут до 1 часа, чтобы удалить толстые линии и темные пятна от разреза, оставив острую линию, и промойте чипсы в стакане с проточной деионизированной (DI) водой на ночь или не менее 3 часов.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Не отбеливайте дольше 2 часов, так как это приведет к вытравливанию клея на боковых стенках, препятствуя правильному прилипанию желатина.
  2. Обработать стружку ультразвуком в течение 10 минут и штамповать полидиметилсилоксаном (PDMS, Sylgard 184) с элементами линейной канавки (ширина гребня 25 мкм, ширина канавки 4 мкм и глубина канавки 5 мкм) в течение 30 мин в чистом 70% этаноле. Перенесите стружки и штампы в чистое место под капотом и дайте им высохнуть под воздействием воздуха в течение ~1-2 часов.
  3. Взвесьте 1 г желатина из свиной кожи (сила геля ~175 г Bloom, тип А) в тюбик объемом 50 мл. Добавьте 5 мл фосфатно-солевого буфера (PBS) и тщательно перемешайте, чтобы обеспечить немедленное растворение желатина. Поместите трубку на водяную баню при температуре 65 °C на 30 минут, чтобы завершить процесс растворения. Аналогичным образом взвесьте 1 г микробной трансглютаминазы (MTG) в отдельную пробирку объемом 50 мл. Добавьте 12,5 мл PBS, тщательно перемешайте и поместите пробирку на водяную баню при температуре 37 °C на 30 минут, чтобы обеспечить полное растворение MTG.
  4. Проработайте желатиновую трубку ультразвуком в течение 15 минут, затем перед использованием верните ее на водяную баню при температуре 65 °C. Поместите трубку MTG в эксикатор, слегка ослабив крышку, и медленно включите пылесос. Наблюдайте, как пузырьки удаляются из раствора MTG под вакуумом. После дегазации верните трубку MTG на водяную баню при температуре 37 °C.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Следите за процессом и регулируйте вакуум, чтобы избежать сильного кипения.
  5. Накройте лист сетки чистой парапленкой, поместите стружку на сетку и держите марку рядом, готовую к использованию. Добавьте 5 мл MTG к 5 мл раствора желатина, тщательно пипетируя, чтобы избежать образования пузырьков; затем быстро нанесите желатин на чип, используя достаточно, чтобы покрыть область чипа (примерно по 0,5 мл каждая). Затем поместите сверху штамп PDMS22 с линейным рисунком (ширина линии 25 мкм, высота 5 мкм, расстояние 4 мкм) и приложите груз массой 200 г, чтобы желатин располагался параллельно продольной оси ткани. После того, как все чипсы будут слиты, накройте их стеклянной банкой, чтобы избежать воздействия окружающей среды, и дайте им сшить на ночь.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Используйте смешанный раствор желатина-MTG в течение 5 минут; В противном случае целевой рисунок будет изменен из-за более высокого сшитого состояния желатина.
  6. Переложите чипс и бутерброд с маркой PDMS в новую чашку P150, наполненную PBS, и увлажните желатин в течение от 30 минут до 1 часа, чтобы облегчить отделение штампа PDMS от чипса. Удалите излишки неформованного желатина вокруг чипса и переложите чистый чипс в новую чашку P150, наполненную PBS. Храните штампы PDMS в 70% этаноле.
  7. Простерилизуйте чипсы, замочив их в этаноле на 10 минут под колпаком.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Не превышайте 10 минут в этаноле, так как более длительное воздействие может привести к деформации желатина.
  8. Переложите чипсы в PBS, замочите на 10 минут и промойте 3 раза. Готовьте растворы покрытий путем смешивания 20 мкг/мл фибронектина с разбавленной матрицей базальной мембраны в соотношении 1:100 в питательных средах (примерно 0,5 мл на лунку). Покройте чипсы в течение 2 ч в инкубаторе при температуре 37 °C и 5%CO2 или при 4 °C на ночь.
  9. Разморозьте и затравите клетки (8 × 105 hiPSC-CM на см2) в среде RPMI с Y-27632 (10 мкМ), затем замените ее на RPMI без Y-27632 через 24 часа.
  10. Через три дня после посева клеток снимите белую ленту с помощью пинцета.

3. Синтез и применение фотопреобразователя

Примечание: Зиапин2 синтезировали в соответствии с ранее опубликованной методикой16,18 и вводили в ХМ-гипсх-СМ непосредственно в питательной среде.

  1. Добавьте 25 μМ Зиапина2 в культуру клеток и инкубируйте при 37 °C и 5%CO2 в течение 7 минут.
  2. Аккуратно смойте излишки молекул и смойте свежей питательной средой.

4. Анализ жизнеспособности

ПРИМЕЧАНИЕ: Аламар Блю - это анализ на основе резазурина, который может проникать в клетки и действовать как окислительно-восстановительный индикатор для мониторинга жизнеспособности клеток. Резазурин растворяется в физиологических буферах, в результате чего получается темно-синий раствор, который добавляется непосредственно к клеткам в культуре. Жизнеспособные клетки с активным метаболизмом восстанавливают резазурин до резофурина, который имеет розовый цвет и флуоресцентность.

  1. Пластинчатые клетки в 96-луночном планшете, предварительно покрытом фибронектином 20 мкг/мл и разбавленной матрицей базальной мембраны 1:100 в питательных средах. Перемешайте, встряхивая, а затем асептически добавьте Alamar Blue в каждую лунку в количестве, равном 10% от объема лунки.
  2. Инкубируйте культуры с Аламар Блю в течение 4 ч.
  3. Обрабатывайте клетки с помощью фотопреобразователя и носителя (ДМСО), как описано ранее. Применяйте световую стимуляцию (импульсный свет 1 Гц в течение 1 минуты) через оптическое волокно (голубой, 470 нм) для оценки влияния интернализации Ziapin2 и воздействия света на жизнеспособность hiPSC-CM.
  4. Считывание флуоресценции с помощью планшетного ридера при возбуждении 560 нм и излучении 590 нм.

5. Оценка анизотропии ламинарной ткани сердца

ПРИМЕЧАНИЕ: В данном протоколе изложен систематический подход к оценке анизотропии сконструированной ламинарной ткани сердца с использованием иммуноокрашивания, конфокальной микроскопии и анализа ядер27.

  1. Перед фиксацией подложку несколько раз промыть PBS 4% (v/v) параформальдегидом, содержащим 0,05% (v/v) Triton X-100 в PBS в течение 10 минут.
  2. Блокируйте неспецифическое связывание путем инкубации образцов с 5% (w/v) бычьего сывороточного альбумина (BSA) в PBS в течение 30 минут.
  3. Инкубируйте образцы с помощью метода Хёхст (1:500) при комнатной температуре в течение 1 ч.
  4. Перед установкой на предметные стекла микроскопа промойте PBS средством против выцветания. Дайте предметным стеклам высохнуть в течение ночи и храните при температуре 4 °C до получения изображения.
  5. Изображение образцов с помощью конфокального микроскопа с вращающимся диском при 20-кратном увеличении. Определите ориентацию ячеек с помощью плагина FiJi OrientationJ Measure28.

6. Записи оптического картографирования

Примечание: Оптическое картирование проводили через 5 дней в культуре на hiPSC-CM, засеянных на тканевых чипах, формованных желатином.

  1. Чтобы следовать этому протоколу, убедитесь, что аппарат для оптического картирования состоит из модифицированного тандемного микроскопа, оснащенного высокоскоростной камерой, и источника возбуждающего света — ртутной лампы мощностью 200 мВт. Поместите дихроичное зеркало перед специальной камерой изображения Ca2+ , чтобы убедиться, что препарат подвергается воздействию возбуждающего света, и собрать излучаемую флуоресценцию, исходящую от образца.
  2. Инкубируйте образец с добавлением 2 μM X-Rhod 1 в питательную среду в течение 30 минут при 37 °C.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Подвергайте образец воздействию света только во время получения изображения, чтобы избежать фотообесцвечивания красителя.
  3. Инкубируйте фотопреобразователь, как описано ранее в разделе 3.
  4. Промыть свежей питательной средой и переложить стружку в феноловую среду без красных RPMI 1640 с добавлением B27 минус инсулин.
  5. Поместите тканевые чипы в чашку с регулируемой температурой и начните запись при физиологической температуре (37 °C), получая изображения с частотой кадров 2,5 кадра/с.
  6. Для оптической стимуляции применяйте оптическую точечную стимуляцию на одном конце ткани с помощью светодиодного источника света (465/25 нм), что позволяет стимулировать Ziapin2. Перемещайте ткани с частотой 0,5 или 1 Гц с помощью временно регулируемого оптического волокна, расположенного на расстоянии 1 мм от ткани. Для электрической стимуляции применяйте точечную стимуляцию с помощью биполярного платинового электрода, расположенного в центре самого дистального конца прямоугольной ткани. Такое расположение гарантирует, что распространение волны Ca2+ начинается из средней точки ширины ткани, которая соответствует более короткой стороне прямоугольника. Стимуляция должна применяться с частотой 0,5 Гц, с амплитудой 10 В и длительностью импульса 100 мс.
  7. После записи примените пространственный фильтр размером 3 x 3 пикселя, чтобы улучшить соотношение сигнал/шум.
  8. Определите скорость проводимости волны Ca2+ в каждом пикселе для каждого импульса, вычислив скорость изменения в обоих направлениях x и y. Для этого измерим пространственный градиент интенсивности сигнала Ca2+ в этих направлениях и свяжем его с временной задержкой распространения сигнала. Комбинируя эти скорости изменения направления, количественно оцените, как быстро волна распространяется по клеточному полю в обоих измерениях.

7. Экспорт и обработка данных

  1. Извлекайте и анализируйте данные с помощью программного обеспечения, на которое вы ссылаетесь.
  2. Примените пространственный фильтр 3 x 3 пикселя для улучшения отношения сигнал/шум.
  3. Извлечение трассировок переходных процессов Ca2+ (CaT) в качестве среднего значения для определенной выбранной вручную области интереса (ROI).
  4. Измерьте параметры CaT в центральной области интереса (ROI) 50 x 50 пикселей (≈ 25мм2).
  5. Для каждого CaT проанализируйте амплитуду CaT, время нарастания (t пика), время максимального наклона затухания (Max Decay Slope) и время до 90% переходного затухания (Decay Time90).

8. Статистический анализ

  1. Оцените нормальность распределения с помощью соответствующего статистического теста, такого как тест на нормальность, чтобы определить, следует ли применять параметрические или непараметрические методы.
  2. Оцените статистическую значимость между двумя условиями с помощью t-критерия Стьюдента или U-критерия Манна-Уитни для непрерывных или категориальных данных соответственно. При сравнении более чем двух групп используйте однофакторный ANOVA или критерий Краскела-Уоллиса в зависимости от предположений о данных, а затем соответствующие апостериорные тесты для выявления значимых парных различий.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Результаты

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

Был разработан и внедрен многоступенчатый процесс изготовления инженерной ламинарной сердечной ткани с использованием комбинации методов лазерного моделирования, литья желатина и посева клеток. Первоначально разработанный McCain et al.22 и Lee et al.24, этот метод был повторно реализован в соответствии с их протоколами по созданию сконструированных ламинарных микротканей. Этот процесс включает в себя точное лазерное моделирование для структурного управления, желатин в качес...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Обсуждение

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

Этот подход обеспечивает надежную платформу для продвижения кардиологических исследований, обеспечивая понимание сложной динамики сердечной ткани, открывая новые возможности для долгосрочных исследований сердечной механистики in vitro , которые потенциально могут привести к новым терапевтическим стратегиям. Чтобы обеспечить успех этой методологии, крайне важно воспроизвести микрофизиологическую среду, которая точно имитирует условия in vivo человеческого сердца. Таким о...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Раскрытие информации

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

CB, GL и FL являются изобретателями патента «ФОТОХРОМНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ» No. EP 3802491 (07.02.2020).

Благодарности

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

Авторы с благодарностью благодарят Майкла Роснаха за иллюстрации на рисунках 1 и 3, а также профессора Уильяма Т. Пу за поставку hiPSC. Эта работа была поддержана Консорциумом тканевых чипов NCATS (UH3 TR003279) для KKP, Министерством университетов и исследований Италии через проект PRIN 2022 (ID 2022-NAZ-0595) для FL, проект PRIN 2020 (ID 2020XBFEMS) для CB и GL и проект Fondo Italiano per la Scienza (ID FIS00001244) для GL.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
alamarBlue Cell ViassetThermo Fisher ScientificDAL1025Анализ жизнеспособности клеток
B-27 Добавка, за вычетом инсулинаThermo Fisher ScientificA1895601Для клеточной культуры
крупного рогатого скота АльбуминSigma-AldrichA9056-50GДля окрашивания клеток
Программное обеспечение BrainVision Analyzer Brain Productshttps://www.brainproducts.com/downloads/analyzer/Экспорт и обработка данных
BTSSigma203895-5MG
CHIR99021Stem Cell Technologies72054
Прозрачный акриловый лист, устойчивый к царапинам и ультрафиолетовому излучению, 12" x 12" x 0,01 дюймаMcMaster Carr4076N11Изготовление тканевых чипов
Коллагеназа типа II WorthingtonCLS-2 / LS004176
DNase IIVWR89346-540
Essential 8 Medium Thermo Fisher ScientificA1517001Для клеточной культуры
ФибронектинVWR47743-654Покрытие
Желатин из кожи свиньи Сила геля 175 Тип АSigma-AldrichG2625-100GИзготовление тканевых чипов
Geltrex LDEV-Free, hESC-Qualified, Пониженный фактор роста Матрица базальной мембраныThermo Fisher ScientificA1413302Покрытие
HBSS Thermo Fisher14175-095
HEPES (1 M)Thermo Fisher Scientific15630080
Hoechst 33342 Life technologiesH1399Для окрашивания клеток
Раствор инсулина человекаSigma AldrichI9278-5ML
IWR-1-endoStem Cell Technologies72564
Параформадегид 16% Водный раствор (PFA)VWR100503-917Для окрашивания клеток
PBS, стерильный, 500 млThermo Fisher Scientific10010049Изготовление чипов тканей
фосфат буферизованный физиологический растворThermo Fisher Scientific10010049
Pluronic F-127 (20% раствор в ДМСО)Thermo Fisher ScientificP3000MPНеионогенное поверхностно-активное вещество
ингибитор ROCK Y-27632Stem Cell Technologies72304
RPMI 1640 Medium, добавка GlutaMAXThermo Fisher Scientific61870127Для клеточных культур
RPMI 1640 Средний, без фенола красногоThermo Fisher Scientific11835030Оптическое картирование
Раствор VerseneThermo Fisher Scientific15040066хелатирующий агент
VWR Лабораторная маркировочная лентаобщего назначения VWR89098-058Изготовление тканевых чипов
X-Rhod-1 AMThermo Fisher ScientificX14210Оптическое картирование
Сыворотка

Ссылки

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Di Maria, F., Lodola, F., Zucchetti, E., Benfenati, F., Lanzani, G. The evolution of artificial light actuators in living systems: from planar to nanostructured interfaces. Chem Soc Rev. 47 (13), 4757-4780 (2018).
  2. Manfredi, G., et al. The physics of plasma membrane photostimulation. APL Mater. 9 (3), 030901(2021).
  3. Bareket-Keren, L., Hanein, Y. Novel interfaces for light directed neuronal stimulation: advances and challenges. Int J Nanomed. 9 Suppl 1 (Suppl 1), 65-83 (2014).
  4. Ford, S. M., Watanabe, M., Jenkins, M. W. A review of optical pacing with infrared light. J. Neural Eng. 15 (1), 011001(2018).
  5. Antognazza, M. R., et al. Shedding light on living cells. Adv Mater. 27 (46), 7662-7669 (2015).
  6. Zhang, J., Wang, J., Tian, H. Taking orders from light: progress in photochromic bio-materials. Mater Horiz. 1 (2), 169-184 (2014).
  7. Deisseroth, K. Optogenetics. Nat Methods. 8 (1), 26-29 (2011).
  8. Ambrosi, C. M., Entcheva, E. Optogenetics' promise: pacing and cardioversion by light. Future Cardiol. 10 (1), 1-4 (2014).
  9. Hopkins, J., et al. Photoactive organic substrates for cell stimulation: Progress and perspectives. Adv Mater Technol. 4 (5), 1800744(2019).
  10. Vurro, V., Venturino, I., Lanzani, G. A perspective on the use of light as a driving element for bio-hybrid actuation. Appl Phys Lett. 120 (8), 080502(2022).
  11. Bruno, G., et al. All-optical and label-free stimulation of action potentials in neurons and cardiomyocytes by plasmonic porous metamaterials. Adv Sci. 8 (21), 2100627(2021).
  12. Ronchi, C., et al. Nongenetic optical modulation of pluripotent stem cells derived cardiomyocytes function in the red spectral range. Adv Sci. 11 (3), 2304303(2023).
  13. Li, P., et al. Monolithic silicon for high spatiotemporal translational photostimulation. Nature. 626 (8001), 990-998 (2024).
  14. Jiang, Y., et al. Nongenetic optical neuromodulation with silicon-based materials. Nat Protoc. 14 (5), 1339-1376 (2019).
  15. Rotenberg, M. Y., et al. Living myofibroblast-silicon composites for probing electrical coupling in cardiac systems. Proc Natl Acad Sci USA. 116 (45), 22531-22539 (2019).
  16. DiFrancesco, M. L., et al. Neuronal firing modulation by a membrane-targeted photoswitch. Nat Nanotechnol. 15 (4), 296-306 (2020).
  17. Paternò, G. M., et al. Membrane environment enables ultrafast isomerization of amphiphilic azobenzene. Adv Sci. 7 (8), 1903241(2020).
  18. Vurro, V., et al. Molecular design of amphiphilic plasma membrane-targeted azobenzenes for nongenetic optical stimulation. Front Mater. 7, 631567(2021).
  19. Vurro, V., et al. Optical modulation of excitation-contraction coupling in human-induced pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes. iScience. 26 (3), 106121(2023).
  20. Vurro, V., et al. Light-triggered cardiac microphysiological model. APL Bioeng. 7 (2), 026108(2023).
  21. Florindi, C., et al. Role of stretch-activated channels in light-generated action potentials mediated by an intramembrane molecular photoswitch. J. Transl. Med. 22 (1), 1068(2024).
  22. McCain, M. L., Agarwal, A., Nesmith, H. W., Nesmith, A. P., Parker, K. K. Micromolded gelatin hydrogels for extended culture of engineered cardiac tissues. Biomaterials. 35 (21), 5462-5471 (2014).
  23. Park, S. -J., et al. Insights into the pathogenesis of catecholaminergic polymorphic ventricular tachycardia from engineered human heart tissue. Circulation. 140 (5), 390-404 (2019).
  24. Lee, K. Y., et al. An autonomously swimming biohybrid fish designed with human cardiac biophysics. Science. 375 (6581), 639-647 (2022).
  25. Lian, X., et al. Directed cardiomyocyte differentiation from human pluripotent stem cells by modulating Wnt/β-catenin signaling under fully defined conditions. Nat Protoc. 8 (1), 162-175 (2013).
  26. Prondzynski, M., et al. Efficient and reproducible generation of human iPSC-derived cardiomyocytes and cardiac organoids in stirred suspension systems. Nat Commun. 15 (1), 5929(2024).
  27. Pasqualini, F. S., Sheehy, S. P., Agarwal, A., Aratyn-Schaus, Y., Parker, K. K. Structural phenotyping of stem cell-derived cardiomyocytes. Stem Cell Rep. 4 (3), 340-347 (2015).
  28. Fonck, E., et al. Effect of aging on elastin functionality in human cerebral arteries. Stroke. 40 (7), 2552-2556 (2009).

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE

Запросить разрешение

Теги

Ziapin23D

Похожие статьи