透明导电界面可在保持无标记电生理记录兼容性的同时，实现心脏细胞层的光学预评估。本研究评估了将单层石墨烯电极集成到电容记录平台中，用于分析人诱导多能干细胞来源心肌细胞（hiPSC-CM）单层。培养在石墨烯传感器上的 hiPSC-CM 形成致密、同步搏动的单层，可在记录前通过光学显微镜评估其完整性与同步收缩。从自发搏动的 hiPSC-C...
苦味受体最初在味觉系统中被鉴定，近年发现其也表达于心血管系统等非味觉组织，并参与多种生理过程。为研究苦味受体的电生理作用及潜在治疗意义，作者开发了一种高灵敏、多功能的平面电穿孔细胞生物传感器（PECB），用于高通量评估苦味物质对心肌细胞的影响。PECB 能够高通量、稳定且可重复地检测细胞内动作电位（IAPs）。与基于胞外动作电位（E...
心力衰竭中β2-肾上腺素受体下游信号至关重要。交感刺激β2受体改变cAMP并触发PKA依赖性磷酸化，cAMP水平部分由磷酸二酯酶（PDE）调节；A激酶锚定蛋白（AKAP）可调控心脏功能。AKAP12在心脏表达，已知直接结合β2受体、PKA和PDE4D，但其心脏功能作用不明。本研究在过表达AKAP12与对照的AC16人源心肌细胞中，使...
小鼠心肌细胞中表达钙/钙调蛋白调控的环核苷酸磷酸二酯酶1（PDE1）的 PDE1A 和 PDE1C 两个亚家族；PDE1C 是人心中主要亚家族，可水解 cAMP 和 cGMP。此前报道 PDE1 抑制剂 ITI-214 在心力衰竭患者中产生正性肌力作用，主要归因于 cAMP/PKA 信号，但 PDE1 对心脏 cGMP 的调控尚未直...
心肌细胞同步收缩与兴奋-收缩耦联紧密相关，钙处理失调可损害心功能并导致心肌病和心衰。本文介绍一种基于强度型荧光生物传感器 RGECO-TnT 的方法与分析技术，用于研究肌丝定位的钙信号。扩张型心肌病（DCM）以左心室扩张和收缩功能下降为特征。作者展示该传感器可用于表征健康对照及两名 DCM 患者来源的二维 hiPSC-CM 单层，比...
环核苷酸磷酸二酯酶2A（PDE2A）和3A（PDE3A）在调控环腺苷酸（cAMP）与环鸟苷酸（cGMP）-cAMP串扰中具有重要作用，且各自具有最多三种异构体。由于传统方法难以获得异构体特异性敲除小鼠或细胞，其各自对cAMP动态的贡献难以研究。本研究利用腺病毒介导的CRISPR/Cas9基因编辑，在原代新生和成年大鼠心室心肌细胞中敲...
非小细胞肺癌（NSCLC）是癌症死亡主因。EGFR-TKI 可改善 NSCLC 生存，但心脏毒性受关注。AC0010 是用于克服 EGFR-T790M 耐药的新型第三代 TKI，其心脏毒性不明。作者设计集成微电极（MEs）和叉指电极（IDEs）的多功能生物传感器，综合评价细胞活力、电生理活动和心肌细胞搏动，以定量、无标记、非侵入、实...
3′,5′-环腺苷酸单磷酸（cAMP）是广泛存在的第二信使，在心脏功能与疾病中发挥关键作用。成年小鼠心室肌细胞（AMVMs）中存在多个功能相关的膜微域，其cAMP信号被严格区室化。至少有两类微域位于AMVM质膜：一类与富含caveolin的脂筏相关，另一类位于非脂筏肌膜，二者具有不同的cAMP动态，并受不同受体和磷酸二酯酶（PDE）...
本文报道了一种基于SeedEZ三维细胞培养支架的复合生物传感器系统制备技术，用于测量电致细胞的电学与电生理信号，提出“生物-微加工”范式，替代传统“微加工-生物”路线。作者在SeedEZ玻璃微纤维支架上通过PDMS固定与绝缘、激光微加工掩模和丝网印刷生物相容性银墨水，制备了叉指电极（IDE）阻抗传感器，并成功监测HL-1大鼠心肌细胞...
心血管疾病是全球主要死因之一，药物诱导的心脏毒性也是临床药物研发失败的重要原因。现有平台可分别测量心肌细胞的电生理或机械行为，但难以同时获取两者。本研究报道一种双功能生物医学传感装置，用于同时测量心肌细胞的电生理（细胞-基底阻抗）与收缩力。该装置以光敏聚合物SU-8悬臂梁为机械换能器，表面集成一对金属互指电极（IDE）；悬臂梁偏转用...
3′,5′-环腺苷酸单磷酸（cAMP）是调控参与离子稳态和心肌兴奋-收缩耦联蛋白功能的关键第二信使。近十年来，cAMP 通过作用于离散的亚细胞区室或“微区室”来传递其多种效应，这一认识日益受到重视。本迷你综述描述了如何在活心肌细胞中可视化此类局部信号，从而更好地理解心脏生理与疾病机制。文章特别聚焦于靶向生物传感器，这类传感器可用于在...
过去十年已设计多种基于荧光共振能量转移（FRET）的细胞内环核苷酸检测生物传感器，但可用于环磷酸鸟苷（cGMP）的传感器较少，能检测低纳摩尔 cGMP 的更少。本研究旨在开发对 cGMP 具有高亲和力的 FRET 型 cGMP 生物传感器，作为细胞内信号研究工具。作者以恶性疟原虫 cGMP 依赖性蛋白激酶（PfPKG）羧基端环核苷酸...
电子舌（ET）已广泛用于食品、饮料和制药领域，但灵敏度和特异性有限。生物电子舌（BioET）通过整合生物材料与多种换能器，弥补人工电子舌与生物味觉之间的差距。本文首次利用Sprague-Dawley（SD）大鼠原代心肌细胞作为初级味觉传感元件，微电极阵列（MEA）作为次级换能器，构建了一种用于苦味和鲜味检测的仿生体外细胞基BioET...
3′,5′-环磷酸腺苷（cAMP）是由G蛋白偶联受体（GPCR）刺激后产生的普遍第二信使，调控心血管系统等多种器官的病理生理过程。心肌细胞内cAMP并非均匀分布，而是局限于特定亚细胞区室，调控兴奋-收缩耦联、基因转录、线粒体稳态和细胞死亡等关键过程。本综述概述心肌细胞中主要cAMP微区室，并介绍用于研究这些微区室组织与功能的开创性工...
线粒体通过内共生起源，是细胞能量代谢的核心细胞器。谷胱甘肽（GSH）是细胞及线粒体基质、膜间隙中主要的硫醇-二硫键氧化还原缓冲体系。作者此前建立了心肌细胞特异性 Grx1-roGFP2 谷胱甘肽氧化还原电位（EGSH）生物传感器小鼠，该探针靶向线粒体基质。利用该模型，在分离心肌细胞中观察到线粒体基质具有较还原的 EGSH（−278....
闪蝶翅膀具有周期性纳米脊结构，可产生结构色和光子带隙。本文报道了一种由心肌细胞驱动的可视化生物传感器：将工程化心肌细胞组装在 Morpho Menelaus 蝴蝶翅膀上，翅膀表面的平行纳米脊可引导心肌细胞定向排列，并帮助其恢复自主搏动和良好收缩性能。心肌细胞收缩与舒张时，弹性翅膀发生同步周期性变形，使结构色和光子带隙发生同步偏移，从...
原子力显微镜（AFM）不仅是高分辨率成像技术，也是研究生物样品在缓冲液和37 °C等原生条件下生物力学性质的敏感工具。微机械换能器（悬臂梁）可用于绘制活细胞表面刚度分布、粘附力和粘弹性参数，也可连续监测心肌细胞收缩动力学，如搏动率和弛豫时间。本文描述了一种基于AFM的生物传感器装置，用于研究人多能干细胞来源心肌细胞团簇的生物力学性质...
奥拉毒素（OA）和河豚毒素（STX）分别是腹泻性贝类中毒（DSP）和麻痹性贝类中毒（PSP）的典型海洋毒素，对人类健康和环境安全构成严重威胁。OA是丝氨酸/苏氨酸蛋白磷酸酶的强效抑制剂，可诱导细胞死亡；STX是钠通道抑制剂，可导致神经损伤。本研究提出一种双功能心肌细胞基混合生物传感器，通过实时监测心肌细胞活力与电生理特性，同时检测D...
细胞间连接在多种组织中通过机械耦联细胞、介导细胞间信号并建立屏障而发挥关键作用，桥粒是其中重要组分。桥粒缺失或功能障碍可导致心脏心律失常和皮肤水疱等临床表型。由于心脏和皮肤承受较大机械应力，作者假设桥粒与黏附连接类似，也会承受显著拉伸载荷。为直接测量跨桥粒的机械力，作者利用已有 TSmod Förster 共振能量转移（FRET）力...
本研究对六种基于聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚(苯乙烯磺酸盐)（PEDOT:PSS）的电活性聚合物墨水配方进行了生物相容性、稳定性和电性能研究，旨在筛选适合制备印刷生物电子器件的 PEDOT:PSS 配方与薄膜条件。薄膜在有机电化学晶体管（OECT）传感器平台上测试其水环境稳定性和电性能，并用 3T3 成纤维细胞和小鼠心肌细胞评估生...