美國(guó) 2D/3D可牽張拉伸微電極陣列刺激與記錄系統(tǒng)

機(jī)械力刺激

電刺激記錄

高分辨率成像三合一

美國(guó)bm廠家的3D微電極陣列將推進(jìn)基于類器官的神經(jīng)和神經(jīng)退行性疾病模型

傳統(tǒng)到的商業(yè)微電極陣列是扁平的，因此它們只能記錄球形類器官表面積的一小部分，而B(niǎo)M的 3D 微電極陣列大限度地與類器官表面接觸，以收集比以前更多的神經(jīng)信號(hào)。

3D 微電極陣列為球形類器官創(chuàng)建一個(gè)更貼近自然地環(huán)境，以模擬健康和疾病狀態(tài)的大腦功能。 這項(xiàng)新技術(shù)將推動(dòng)創(chuàng)傷性腦損傷、阿爾茨海默病及相關(guān)癡呆癥、慢性創(chuàng)傷性腦病、自閉癥等方面的研究。

Bmseed應(yīng)用場(chǎng)景

1、力-電多物理場(chǎng)作用是生命活動(dòng)的基本屬性之一

生命物質(zhì)包括細(xì)胞和各種組織器官都能產(chǎn)生電活動(dòng)和都受到應(yīng)力刺激，盡管它們電位的和電活動(dòng)產(chǎn)生機(jī)理不相同。

這是生命活動(dòng)的基本屬性之一。

研究表明，電磁場(chǎng)的刺激和機(jī)械載荷的刺激一樣影響著細(xì)胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)及功能，細(xì)胞的生長(zhǎng)、發(fā)育、成熟、增殖、

衰老、死亡及癌變，細(xì)胞的分化及其調(diào)控機(jī)理。

所以，單一功能的機(jī)械載荷裝置或單一功能的電刺激裝置、單一功能的微電極細(xì)胞電活動(dòng)記錄裝置、單一功能的細(xì)

胞電信號(hào)分析裝置已經(jīng)不能適應(yīng)生命活動(dòng)的基本屬性，不能滿足靈活的科研設(shè)計(jì)。

BMSEED建立了新的多場(chǎng)耦合作用下體外細(xì)胞刺激記錄分析模型，將多通道微電極電刺激、細(xì)胞阻抗定量測(cè)量、電活

動(dòng)記錄以及生長(zhǎng)因子作為非力學(xué)因素引入模型，增加模型中的綜合因素，使模型更加合理化。

2、該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)靈活的力-電可耦合刺激

使研究者設(shè)計(jì)研究：應(yīng)力本身引起還是由應(yīng)力產(chǎn)生的電位引起,或是兩者都起作用？

3、該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)阻抗定量測(cè)量以及活細(xì)胞電活動(dòng)記錄表征

MEASSURE 的*價(jià)值主張和優(yōu)勢(shì)：

A. 與細(xì)胞培養(yǎng)同時(shí)進(jìn)行的機(jī)械、光學(xué)和電氣接口：

MEASSURE 的*之處在于它結(jié)合了與細(xì)胞或組織培養(yǎng)物的三種相互作用模式：機(jī)械、光學(xué)和電學(xué)。從此功能中獲得了以下好處。

1. 拉伸前和拉伸后的比較： MEASSuRE 允許細(xì)胞/組織的拉伸后電生理活動(dòng)正常化到拉伸前水平，因?yàn)榭衫?MEA 上的微電極與細(xì)胞/組織拉伸，即它們與細(xì)胞/組織保持接觸在拉伸之前、期間和之后在組織（或細(xì)胞培養(yǎng)物）上的相同位置。這是 MEASSURE 的*價(jià)值主張，由我們獲得的可拉伸微電極技術(shù)實(shí)現(xiàn)。

2. 重復(fù)拉伸和松弛：可拉伸 MEA 的微電極隨著組織彈性拉伸，允許循環(huán)或重復(fù)拉伸。這種能力對(duì)于研究反復(fù)損傷（例如腦震蕩）的影響以及器官芯片和再生醫(yī)學(xué)應(yīng)用非常重要。

3. 組織應(yīng)變驗(yàn)證：細(xì)胞經(jīng)歷的應(yīng)變?nèi)Q于細(xì)胞粘附到下面的硅膠膜的強(qiáng)度和均勻性，不一定與可拉伸 MEA 的 PDMS 基板上的應(yīng)變相同，這取決于位移壓頭。因此，重要的是能夠準(zhǔn)確地確定細(xì)胞被拉伸了多少。MEASSURE 提供了這種能力。通過(guò)設(shè)計(jì)，細(xì)胞在拉伸過(guò)程中保持在鏡頭的焦平面上，即細(xì)胞可以在整個(gè)拉伸過(guò)程中通過(guò)內(nèi)置高速攝像機(jī)成像。BMSEED 基于 MATLAB 的圖像分析軟件允許使用這些圖像計(jì)算細(xì)胞的應(yīng)變。

4. 方便省時(shí)：一個(gè)工具可以進(jìn)行三項(xiàng)操作，相對(duì)于使用2或3個(gè)單獨(dú)的工具而言，既方便又節(jié)省時(shí)間和空間。

B. 應(yīng)變的高再現(xiàn)性：音圈致動(dòng)器 (VCA) 通過(guò)將可拉伸 MEA 的可拉伸部分拉過(guò)圓柱形壓頭產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)以在可拉伸 MEA 和組織上產(chǎn)生應(yīng)變。VCA 中內(nèi)置的位置傳感器和 PID 控制器可實(shí)現(xiàn)的閉環(huán)運(yùn)動(dòng)控制。其他細(xì)胞拉伸器要么使用氣動(dòng)系統(tǒng)，要么使用電機(jī)來(lái)產(chǎn)生應(yīng)變。氣動(dòng)系統(tǒng)中的真空抽吸不能被控制，因?yàn)樵诒焕斓哪ぃo(wú)閉環(huán)）中沒(méi)有位置傳感器反饋，提供了較小的可再現(xiàn)應(yīng)變，這將隨基材特性而變化。電機(jī)控制系統(tǒng)在位置（即應(yīng)變）和電機(jī)輸出之間沒(méi)有閉環(huán)反饋。