Microfluidic heart on a chip for higher throughput pharmacological studies.
Microfluidic heart on a chip for higher throughput pharmacological studies.
复制标题
DOI：
10.1039/c3lc50350j
复制
发表时间：
2013-09-21
期刊：
影响因子：
6.1
通讯作者：
Parker KK
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Agarwal A;Goss JA;Cho A;McCain ML;Parker KK
我们提出了一种高通量“芯片上的心脏”的设计，它利用半自动化制造技术来加工亚毫米大小的软弹性体薄膜悬臂梁。各向异性心脏微组织再现了心室的层流结构，被设计在这些悬臂上。这些悬臂的偏转，被称为肌肉薄膜（MTFs），在肌肉收缩期间可以计算由工程组织产生的舒张和收缩应力。我们还介绍了一种可重复使用的单通道流体微装置的设计，该装置完全由可高压灭菌的材料制成，具有光学心脏收缩性分析所需的各种特征：金属底座适合加热元件以控制温度，透明顶部用于记录悬臂变形，嵌入式电极用于组织的电场刺激。我们使用该微装置测试了异丙肾上腺素在1 nM至100 μM剂量范围内对心脏收缩力的正性肌力作用。芯片上的高通量流体心脏应用于测试由稀有或昂贵的细胞来源构建的心脏组织，以及与其他器官模拟物的整合。这些进步将通过提高读数的吞吐量和再现性、平台的标准化和制造的可扩展性，帮助缓解这些技术商业化采用的转化障碍。
We present the design of a higher throughput “heart on a chip” which utilizes a semi-automated fabrication technique to process sub millimeter sized thin film cantilevers of soft elastomers. Anisotropic cardiac microtissues which recapitulate the laminar architecture of the heart ventricle are engineered on these cantilevers. Deflection of these cantilevers, termed Muscular Thin Films (MTFs), during muscle contraction allows calculation of diastolic and systolic stresses generated by the engineered tissues. We also present the design of a reusable one channel fluidic microdevice completely built out of autoclavable materials which incorporates various features required for an optical cardiac contractility assay: metallic base which fits on a heating element for temperature control, transparent top for recording cantilever deformation and embedded electrodes for electrical field stimulation of the tissue. We employ the microdevice to test the positive inotropic effect of isoproterenol on cardiac contractility at dosages ranging from 1 nM to 100 μM. The higher throughput fluidic heart on a chip has applications in testing of cardiac tissues built from rare or expensive cell sources and for integration with other organ mimics. These advances will help alleviate translational barriers for commercial adoption of these technologies by improving the throughput and reproducibility of readout, standardization of the platform and scalability of manufacture.
登录
查看更多内容
影响因子：
3.8
作者：
Cohen JD;Babiarz JE;Abrams RM;Guo L;Kameoka S;Chiao E;Taunton J;Kolaja KL
通讯作者：
Kolaja KL
影响因子：
7.4
作者：
Ghaemmaghami, Amir M.;Hancock, Matthew J.;Harrington, Helen;Kaji, Hirokazu;Khademhosseini, Ali
通讯作者：
Khademhosseini, Ali
影响因子：
14
作者：
Feinberg, Adam W.;Alford, Patrick W.;Jin, Hongwei;Ripplinger, Crystal M.;Werdich, Andreas A.;Sheehy, Sean P.;Grosberg, Anna;Parker, Kevin Kit
通讯作者：
Parker, Kevin Kit
影响因子：
6.1
作者：
Grosberg A;Alford PW;McCain ML;Parker KK
通讯作者：
Parker KK
DOI：
10.1016/j.vascn.2012.04.001
发表时间：
2012-05
影响因子：
1.9
作者：
Grosberg A;Nesmith AP;Goss JA;Brigham MD;McCain ML;Parker KK
通讯作者：
Parker KK