MEASSuRE 力学模块

MEASSuRE-X

MEASSuRE 再现体内细胞的电气和机械环境，是一个完整的解决方案。

MEASSuRE 将细胞拉伸装置、电生理学数据采集系统和活细胞成像系统集成到一个系统中，并且每个模块均可以单独使用，可以使科研人员单独或同时机械拉伸细胞/组织、对其进行光学成像以及记录/刺激电生理活动，可重复且可靠地研究生理和病理机械拉伸对生物组织/细胞电生理学的影响。

电生理学是评估细胞健康和功能变化非常好的方法之一，因为该技术直接测量对神经元功能樶关键的因素：电信号的产生和传输。在大多数情况下，TBI、脑震荡和 SCI 中细胞损伤的主要生物力学机制是撞击过程中脑组织的病理拉伸，用于早期筛选新疗法的体外 TBI 模型需要能够评估受损神经元的健康和功能的细微但重要的变化，细胞损伤模型的制备就显得尤为重要。

MEASSuRE-X 力学模块是MEASSuRE三大力学模块之一，拥有樶强大的驱动系统，可实现高达50%的拉伸应变量，和高达80/s的应变率，并可对拉伸数据进行精1确验证。

BMSEED 的 MEASSuRE 平台是 TBI、SCI 和其他拉伸/压缩引起的损伤的集成体外模型。

细胞的病理拉伸以重现创伤性脑损伤 (TBI) 或脊髓损伤 (SCI) 等损伤的生物力学，可以产生多处损伤以研究反复脑震荡的影响以及与神经退行性疾病的联系。

MEASSuRE-Premium 可结合电生理学数据采集系统和可拉伸微电极阵列（sMEA）进行牵拉刺激的同时进行电刺激和电信号的采集，可以更加真实的模拟记录各种电环境和力学环境中的各种细胞的生理变化，从而大大降低因体外实验模拟和体内细胞生长环境不同而造成的实验失败的几率，也可以大大节约动物实验所需要消耗的资金成本，从而使实验进度更加经济迅速、高效！

应用方向

每年有超过 170 万美国人遭受创伤性脑损伤 (TBI) 或脑震荡，220,000 人住院，66,000 人死亡。此外，每年有 12,000-20,000 名美国人遭受脊髓损伤 (SCI)。尽管过去几十年在研究和药物开发上投入了数十亿美元，但人们对神经外伤的机制知之甚少，神经保护药物的 30 项临床试验全部失败。此外，流行病学数据表明，创伤性脑损伤 (TBI) 病史是导致阿尔茨海默病 (AD)发展的重要环境风险因素。AD 和 TBI 之间存在联系的证据是淀粉样蛋白 (Abeta)在 TBI 后急性死亡的 30% 患者中发现了与 AD 早期观察到的斑块相似的斑块。此外，重复性脑震荡或轻度 TBI (mTBI) 可能导致永1久性退行性变化，包括 AD、慢性创伤性脑病和痴呆。

MEASSuRE 使功能性药物筛选能够直接评估候选药物的神经保护功效，加速临床前药物发现过程。

生理拉伸

组织工程	药物毒性测试	生物力学应用
当细胞在分化过程中受到力学刺激和电刺激时，分化成特定组织的干细胞具有更接近成体组织的特性。	在力学刺激和电刺激下分化的干细胞生长的组织更能代表成年人各自的器官，从而提高了制药公司进行药物毒性试验的有效性。	在神经元和其他细胞类型中，有多种机制可以转导和感知机械力，MEASSuRE 提供了从根本上了解生物力学影响的能力。

病理拉伸

神经外伤	脑震荡	肌肉损伤和疼痛	干细胞修复机制	阿尔茨海默氏病
MEASSuRE 再现了 TBI 和 SCI 的生物力学。通过将受伤后的电生理学与受伤前的水平进行比较，可以很容易地评估受伤神经元的健康和功能的变化。因此，可以很容易地评估神经保护治疗的有效性，以樶大限度地减少损伤后的损伤。	MEASSuRE 将允许研究人员和医生开发改进的脑震荡协议，这些协议基于潜在损伤的电生理学而不是认知测试。	MEASSuRE 将允许调查由过度紧张或压缩引起的肌肉损伤的机制，并评估药物以加速恢复。	干细胞参与身体不同部位受伤后的修复过程，例如创伤性脑损伤后的大脑。机械感受器激活的机制尚不清楚。MEASSuRE 将是阐明和研究这种机制的有用工具。	阿尔茨海默病等神经退行性疾病与 TBI 有共同的病理学途径，例如淀粉样斑块的形成。因此，MEASSuRE 可能是早期评估候选药物抗阿尔茨海默病疗效的宝贵工具。

临床前药物筛选
失败的方法：基于目标的高通量筛选 (HTS) 先导化合物的发现基于针对分子靶标的活性 必须知道目标 理论往往是错误的 不太可能发现通过新的生物学机制起作用的化合物
更好的方法：使用器官切片或分离的细胞培养物进行功能筛选 直接评估目标组织的神经保护特性 目标不需要知道 通过电生理测量直接评估细微细胞功能 伤后正常化至伤前水平 内置内部控制
MEASSuRE 在神经保护化合物的功能性药物筛选上的优势
MEASSuRE 在创伤性脑损伤 (TBI) 药物发现方面的优势 根据电生理组织对拉伸（损伤）的反应筛选导联 无需知道目标 发现新的生物学机制 在临床前开发的早期淘汰候选药物 避免拒绝潜在的候选药物 通过减少体内测试的数量来节省时间、资金和动物实验数量

案例分享

评估 TBI 后器官型海马切片培养物 (OHSCs) 的长期增强作用

基于 OHSC 的体外模型维持海马体的结构，并提供一个平台来研究多种细胞类型的相互作用。长时程增强 (LTP) 是基于突触可塑性的学习和记忆的体外细胞关联。反复轻度损伤后长期增强作用降低。本研究展示了在 MEASSuRE 平台中使用可拉伸微电极阵列 (sMEA) 如何在检测 TBI 后 LTP 损伤（即突触可塑性降低）中发挥关键作用。

方法

将源自 P8-10 Sprague-Dawley 大鼠海马的 OHSC 置于 sMEA 上，并在培养箱中保存至少 10 天。用MEASSuRE的电生理学模块记录自发活动和刺激反应 (SR) 曲线。然后使用 MEASSuRE 的力学模块对切片（每个 sMEA 一个）进行中度双轴拉伸损伤（平均应变：16.2%，应变率：16.8 s-1），或假损伤作为对照。实际组织应变通过 MEASSuRE成像模块记录的高速视频进行确认。  受伤后 24 小时，第二次记录自发活动和 SR 曲线。为了测量可塑性，用 100Hz 的 3 轮 100 个脉冲诱导长期增强，间隔 10 秒，在 i50 下施加一次。LTP 百分比值计算为可塑性诱导后 50-60 分钟测量的响应大小，归一化为基线的樶后 10 分钟。

结果

总体放电率、自发活动的幅度、SR 参数或受伤前后的平均爆发次数没有变化。然而，受伤后平均爆发的尖峰长度有所减少（7.78 ± 0.71 对 5.94 ± 0.16，N = 10-12 片，*p<0.05）。  与基线相比，受伤后 24 小时的 LTP 缺陷是稳健的（48.06 ± 13.50 对 -3.62 ± 2.79%，N=4 切片 **p<0.01，见图）。

受伤后，通过高频刺激诱导 LTP 不会增加在假损伤 OHSC 中看到的反应幅度

结论

可伸缩微电极阵列 (sMEA) 提供了一种特殊的方法来研究受伤前后同一 OHSC 的电活动。在此示例中，检测到损伤后存在较大的 LTP 缺陷，可用作评估 TBI体外治疗的模型。