構(gòu)建3D組織工程骨骼肌和心肌正迅速成為研究人員與傳統(tǒng)2D培養(yǎng)和動(dòng)物模型一起使用的標(biāo)準(zhǔn)體外模型。自發(fā)發(fā)生或由電脈沖刺激(EPS)誘導(dǎo)的收縮力測量是其生物學(xué)和病理學(xué)的關(guān)鍵特征。

東地科技合作伙伴荷蘭Optics11公司近期推出了使用基于光纖傳感并利用干涉測量原理的新款設(shè)備，對(duì)3D肌肉的收縮力進(jìn)行測量。該技術(shù)允許實(shí)時(shí)的多通道力檢測，低至納牛分辨率，保持無菌性并可在標(biāo)準(zhǔn)培養(yǎng)箱內(nèi)外進(jìn)行連續(xù)的非侵入性。

Cuore與24孔板兼容，基于懸臂，使用集成的光學(xué)傳感和EPS進(jìn)行連續(xù)刺激和實(shí)時(shí)記錄工程組織的收縮活動(dòng)。因其使用干涉光具有高靈敏度，能夠以納牛的分辨率測量。此外，由于光纖的多路復(fù)用特性，它允許一次同時(shí)多通道記錄多個(gè)對(duì)象。由于采用閉蓋形式以及集成的電極和傳感器，可以在標(biāo)準(zhǔn)培養(yǎng)箱內(nèi)進(jìn)行力測量，從而將組織保持在生理環(huán)境中。檢測到特定的時(shí)間和線依賴性收縮模式，無論是自發(fā)的還是EPS誘導(dǎo)的。

A) 組織傳感單元(TSU)：用于生成3D-TESM和測量收縮力的功能基本單元。不可移動(dòng)的較厚懸臂和一個(gè)較薄的柔性懸臂作為收縮組織的連接點(diǎn)。B) EPS誘導(dǎo)的3D-TESM收縮方案。C, D) 系統(tǒng)中基于光傳感的一般原理示意圖：來自光纖的紅外光反射到移動(dòng)的懸臂上并反射，然后將信號(hào)集成到硬件中，使用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行過濾和詳細(xì)說明以產(chǎn)生實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

A) Cuore Smartlid的分解視圖。集成了24對(duì)碳電極板，以及封閉設(shè)備的透明蓋。B) 兩個(gè)碳電極平行于組織的主要縱軸放置。C) 具有1 Hz頻率的三條收縮曲線。從每條曲線中，可以推斷出峰值力、力持續(xù)時(shí)間和松弛時(shí)間。D) C插入虛線，放大：傳感器的高靈敏度允許每秒記錄數(shù)千個(gè)點(diǎn)，甚至可以檢測到微小的等距抽搐。

電極板連接到外部脈沖發(fā)生器。收縮力基線和電信號(hào)幅度的實(shí)時(shí)可視化顯示在Cuore的控制軟件中并存儲(chǔ)。這允許分析隨時(shí)間變化的收縮動(dòng)力學(xué)，例如峰值力時(shí)間，弛豫時(shí)間，總收縮時(shí)間，（最大）收縮和松弛速度。在所有分析中，絕對(duì)收縮力計(jì)算為總收縮峰值力的平均值。