采用生物电子芯片技术,通过电场刺激增强心肌细胞增殖。

ty10086 提交于 周三, 08/25/2021 - 16:55
文章英文标题
Bioelectronics-on-a-chip for cardio myoblast proliferation enhancement using electric field stimulation.
正文
传统方法产生心肌成肌细胞费时费力。我们提出了一种用于培养过程中刺激细胞心肌成肌细胞增殖的生物电子学芯片,该芯片制备方法涉及两个不同的过程。第一步,用物理气相沉积法在钠钙玻璃衬底上沉积200 nm的铝层,然后用调Q的Nd:YVO4激光器选择性地去除铝层,形成电磁铁轨。为了进行实验,我们研制了一种生物芯片,由聚二甲基硅氧烷( PDMS )制成的细胞培养室与玻璃盖玻片或置于电路轨道上的细胞培养皿组成。通过使用这种玻璃盖玻片或细胞培养皿,避免了培养过程中电极引起的任何毒性反应或可能与细胞介质发生电化学反应而降解,这对于确定有效的细胞-装置耦合至关重要。结果表明,电刺激后大鼠心室成肌细胞( H9c2 )细胞数量显著增加,72 0 0h后细胞密度是对照组细胞密度的2倍。电刺激可促进大鼠心室成肌细胞( H9c2 )细胞增殖。分析了电路几何特性对产生电场峰值和均匀性的依赖关系,得到了保证细胞培养室电场均匀性的合适参数。还可以观察到电场对电刺激电路几何的高度依赖性,并设想通过电场的应用在电生理研究、监测和调制细胞行为等方面的潜在应用。
文章内容(英文)
Cardio myoblast generation from conventional approaches is laborious and time-consuming. We present a bioelectronics on-a-chip for stimulating cells cardio myoblast proliferation during culture.;The bioelectronics chip fabrication methodology involves two different process. In the first step, an aluminum layer of 200 nm is deposited over a soda-lime glass substrate using physical vapor deposition and selectively removed using a Q-switched Nd:YVO\u003csub\u003e4\u003c/sub\u003e laser to create the electric tracks. To perform the experiments, we developed a biochip composed of a cell culture chamber fabricated with polydimethylsiloxane (PDMS) with a glass coverslip or a cell culture dish placed over the electric circuit tracks. By using such a glass cover slip or cell culture dish we avoid any toxic reactions caused by electrodes in the culture or may be degraded by electrochemical reactions with the cell medium, which is crucial to determine the effective cell-device coupling.;The chip was used to study the effect of electric field stimulation of Rat ventricular cardiomyoblasts cells (H9c2). Results shows a remarkable increase in the number of H9c2 cells for the stimulated samples, where after 72 h the cell density double the cell density of control samples.;Cell proliferation of Rat ventricular cardiomyoblasts cells (H9c2) using the bioelectronics-on-a-chip was enhanced upon the electrical stimulation. The dependence on the geometrical characteristics of the electric circuit on the peak value and homogeneity of the electric field generated are analyzed and proper parameters to ensure a homogeneous electric field at the cell culture chamber are obtained. It can also be observed a high dependence of the electric field on the geometry of the electrostimulator circuit tracks and envisage the potential applications on electrophysiology studies, monitoring and modulate cellular behavior through the application of electric fields.
来源出处
Journal|[J]Biomaterials ResearchVolume 24, 2020. PP 15-15
DOI
https://doi.org/10.1186/s40824-020-00195-2

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