实时测量心肌细胞收缩力、舒张力和场电位

xCELLigence RTCA CardioECR仪器将高频测量的细胞诱导电阻抗与多电极阵列技术相结合，以同时评估心肌细胞收缩力，舒张力和场电位。该仪器使用无创电阻抗监测，以实时无标记的方式评估细胞形态变化和附着质量。因为细胞诱导的电阻抗取决于细胞大小/形状以及细胞与平板底部相互作用的强度，所以心肌细胞的收缩 - 舒张周期产生了在毫秒级上容易捕获的阻抗的明显的节奏波动。这种“跳动”模式的强度和周期的变化可以在短（秒）到长（天）时间方案中监测，以评估在不同药物存在下的心肌细胞收缩力和活力。

CardioECR（ExtraCellular Recording）与其他xCELLigence仪器不同，包括第一代Cardio型号，具有以下几种：（1）具有增强的阻抗数据采集速率（每1毫秒）；（2）使用单独的电极对以测量10 kHz的场电位；（3）提供起搏刺激；（4）使用电子48孔实时微电子检测板（E-Plate CardioECR 48）。通过xCELLigence RTCA CardioECR仪器同时记录阻抗和场电位，可以以前所未有的细节提供心肌细胞健康状况，从而更深入地了解药物诱导的心脏负荷的机制。

基于阻抗的xCELLigence RTCA Cardio系统，新的CardioECR系统将阻抗记录（用于评估收缩性和可行性）与多电极阵列（MEA）技术和起搏功能（用于评估集成离子通道活性）相结合。将心肌细胞接种在包含与每个孔底部融合的金微电极阵列的48孔实时微电子检测板（E-Plate CardioECR 48）中（图1A-C）。施加低电压（小于20mV）在电极之间产生电流，由于心肌细胞其被覆盖电极的细胞数量，收缩/松弛周期涉及细胞形态和粘附的明显地变化，因此可以使用阻抗进行动态监测（图2A-B）。 xCELLigence RTCA CardioECR系统的增强型阻抗测量速率（每1 ms）提供极高的时间分辨率，用于实时查看心肌细胞收缩/舒张的细微差别。除了监测细胞活力和舒张活性外，孔底附加点电极（图1C）允许在10kHz下的细胞外场电位（FP）测量，其可以与阻抗记录串联（图2B）。

图1 与XCELLigence RTCA CardioECR系统兼容的E-Plate CardioECR 48。（A）E-Plate CardioECR 48.该板的面积符合ANSI / SBS 1-2004要求，按照ANSI / SBS 4-2004的中心标准制作，每列中的孔间距为9 mm。 （B）放大E-Plate CardioECR 48孔的视图。 （C）与两种记录电极（阻抗和场电极）相互作用的心肌细胞融合层的图形描绘。

图2.同时使用阻抗和场电位来监测心肌细胞的健康和功能。 （A）粘附在单个电极上的两个心肌细胞的收缩状态与舒张状态的比较。细胞尺寸/形状的差异以及细胞接触电极的方式导致这两种状态不同地阻碍电流的流动。 （B）实时监测心肌细胞收缩（红，绿，蓝，粉红色痕迹）和场电位（集成离子通道活性;黑色痕迹）。与阴性对照（上面的痕迹）相比，这里评估的三种不同药物（下面的三组痕迹）对收缩和场电位都有明显的影响。