Heart-On-a-Chip with Integrated Ultrasoft Mechanosensors for Continuous Measurement of Cell- and Tissue-scale Contractile Stresses
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Heart-on-a-chip platforms aim to miniaturize and replicate the complex structure and function of cardiac tissue. Traditionally, microfabricated pillar pairs have been employed in these systems to provide tissue anchorage and determine contractility parameters based on pillar deflection. However, this approach lacks the spatial resolution required to capture local cell- and tissue-scale mechanical stresses. In this study, we established a non-destructive optical method for continuous micro- and macro-scale contractile force measurements. We utilized our previously developed edge-labeled micro-spherical stress gauges (eMSGs) to map the stresses within a heart-on-a-chip. These ultrasoft mechanosensors visibly deform in response to stresses generated by cells and the extracellular matrix (ECM). The chip consisted of two cell-seeding chambers, each containing flexible silicone pillar pairs to support tissue formation and compaction. Neonatal rat cardiomyocytes (CMs) were encapsulated in a fibrin/Geltrex hydrogel mixture containing eMSGs and seeded into each chamber. Over time, the tissue compacted and began beating spontaneously, demonstrating structural alignment and functional cardiac hallmarks, such as calcium transients and tissue-scale beating. The effects of ECM composition on tissue function were examined, revealing that lower fibrin concentrations significantly enhanced contractile frequency, regularity, and stress generation. Local cell- and ECM-scale mechanics were further investigated by analyzing the shape changes of the dispersible sensors. Lateral and longitudinal stresses were calculated for each sensor, highlighting the critical role of tissue compaction and contraction in cell-generated forces. Finally, the platform was validated using two known drug candidates, with their effects on contractility clearly demonstrated.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».