實時測量心肌細胞收縮力、舒張力和場電位

xCELLigence RTCA CardioECR儀器將高頻測量的細胞誘導電阻抗與多電極陣列技術相結合，以同時評估心肌細胞收縮力，舒張力和場電位。該儀器使用無創(chuàng)電阻抗監(jiān)測，以實時無標記的方式評估細胞形態(tài)變化和附著質量。因為細胞誘導的電阻抗取決于細胞大小/形狀以及細胞與平板底部相互作用的強度，所以心肌細胞的收縮-舒張周期產生了在毫秒級上容易捕獲的阻抗的明顯的節(jié)奏波動。這種“跳動”模式的強度和周期的變化可以在短（秒）到長（天）時間方案中監(jiān)測，以評估在不同藥物存在下的心肌細胞收縮力和活力。

CardioECR（ExtraCellular Recording）與其他xCELLigence儀器不同，包括第一代Cardio型號，具有以下幾種：（1）具有增強的阻抗數(shù)據(jù)采集速率（每1毫秒）；（2）使用單獨的電極對以測量10 kHz的場電位；（3）提供起搏刺激；（4）使用電子48孔實時微電子檢測板（E-Plate CardioECR 48）。通過xCELLigence RTCA CardioECR儀器同時記錄阻抗和場電位，可以以前所未有的細節(jié)提供心肌細胞健康狀況，從而更深入地了解藥物誘導的心臟負荷的機制。

基于阻抗的xCELLigence RTCA Cardio系統(tǒng)，新的CardioECR系統(tǒng)將阻抗記錄（用于評估收縮性和可行性）與多電極陣列（MEA）技術和起搏功能（用于評估集成離子通道活性）相結合。將心肌細胞接種在包含與每個孔底部融合的金微電極陣列的48孔實時微電子檢測板（E-Plate CardioECR 48）中（圖1A-C）。施加低電壓（小于20mV）在電極之間產生電流，由于心肌細胞其被覆蓋電極的細胞數(shù)量，收縮/松弛周期涉及細胞形態(tài)和粘附的明顯地變化，因此可以使用阻抗進行動態(tài)監(jiān)測（圖2A-B）。 xCELLigence RTCA CardioECR系統(tǒng)的增強型阻抗測量速率（每1 ms）提供極高的時間分辨率，用于實時查看心肌細胞收縮/舒張的細微差別。除了監(jiān)測細胞活力和舒張活性外，孔底附加點電極（圖1C）允許在10kHz下的細胞外場電位（FP）測量，其可以與阻抗記錄串聯(lián)（圖2B）。

圖1 與XCELLigence RTCA CardioECR系統(tǒng)兼容的E-Plate CardioECR 48。（A）E-Plate CardioECR 48.該板的面積符合ANSI / SBS 1-2004要求，按照ANSI / SBS 4-2004的中心標準制作，每列中的孔間距為9 mm。 （B）放大E-Plate CardioECR 48孔的視圖。 （C）與兩種記錄電極（阻抗和場電極）相互作用的心肌細胞融合層的圖形描繪。

圖2.同時使用阻抗和場電位來監(jiān)測心肌細胞的健康和功能。 （A）粘附在單個電極上的兩個心肌細胞的收縮狀態(tài)與舒張狀態(tài)的比較。細胞尺寸/形狀的差異以及細胞接觸電極的方式導致這兩種狀態(tài)不同地阻礙電流的流動。 （B）實時監(jiān)測心肌細胞收縮（紅，綠，藍，粉紅色痕跡）和場電位（集成離子通道活性;黑色痕跡）。與陰性對照（上面的痕跡）相比，這里評估的三種不同藥物（下面的三組痕跡）對收縮和場電位都有明顯的影響。