Ультрамягкий биоэлектронный интерфейс для механочувствительной электрофизиологии сердца

Несмотря на механочувствительную природу кардиомиоцитов, существующие биоэлектронные устройства часто характеризуются модулями упругости мегапаскального масштаба. Устранение механического несоответствия между тканью и биоэлектроникой необходимо для создания физиологически релевантных моделей сердца in vitro и развития терапевтических подходов. Здесь мы представляем платформу Pliable Ultrathin Layered Sensing Electronics (PULSE) — платформу с модулем упругости, соответствующим свойствам ткани (~10 килопаскалей), и растяжимой золотой микроэлектронной схемой для долговременного высокоточного мониторинга электрофизиологии сердца in vitro. Состоящее из мягкой гелевой матрицы и ультратонкой наноплёнки со встроенными золотыми цепями, устройство обеспечивает беспрецедентную интеграцию с тканью и сохраняет естественную механику кардиомиоцитов, что приводит к увеличению механического сокращения на 140% и электрических сигналов на 100% по сравнению с традиционной электроникой. Сердечная ткань, выращенная с использованием нашего устройства, продемонстрировала повышенную чувствительность к лекарственным препаратам и усиленные реакции при сердечной дисфункции, что открывает новые возможности для моделирования заболеваний. Обеспечивая бесшовное взаимодействие на границе раздела ткани и электроники, наша платформа предлагает принципиально новый подход к развитию моделей сердца и биоэлектронных приложений следующего поколения.