卡内基梅隆大学和南洋理工大学的研究人员已经开发出一种自卷式3D生物传感器阵列，可以测量心脏细胞的电生理。（卡内基·梅隆大学） 

多年来，利用二维表面上的培养物对心脏细胞进行了科学研究。现在，来自卡内基梅隆大学（CMU）和新加坡南洋理工大学（NTU新加坡）的研究人员已经开发了一种电子芯片上的平台，该平台使用生物电传感器在三个维度上测量心脏细胞的电生理。3D自滚动生物传感器阵列设计为在心脏细胞球状组织上盘绕，形成“电子芯片上的器官”，从而使研究人员能够研究细胞在心脏等多细胞系统中如何相互通讯。

研究人员认为，“电子芯片上的器官”方法将有助于开发和评估药物治疗疾病的适用性，并有助于深入了解心脏电信号与疾病之间的联系。这项发表在《科学进展》上的研究将使研究人员能够研究目前无法获得的培养细胞的过程，例如组织发育和细胞成熟。

“数十年来，电生理是使用细胞和二维表面上的培养物（例如培养皿）完成的，”  生物医学工程  与  材料科学与工程学副教授  Tzahi Cohen-Karni在一份声明中说。“我们正在尝试通过开发一种将传感器收缩包裹在心脏细胞周围并从该组织中提取电生理信息的方法来克服以3D方式读取心脏电图的挑战。” 在电子芯片上，研究人员将由金属电极或石墨烯传感器制成的传感器阵列固定到芯片表面，然后蚀刻出锗的底层，即所谓的“牺牲层”。除去该层，生物传感器阵列便从其固定中释放出来，并从表面以桶形结构卷起。

研究人员在心脏球体或由心脏细胞制成的细长类器官上测试了该平台。这些3D心球体的宽度大约为两到三根人类头发。将平台盘绕在椭球上可以使研究人员以高收集电信号读数。

该研究的主要作者，博士学位的研究员安娜·卡尔米科夫说：“本质上，我们已经创建了3D自滚动生物传感器阵列，用于探索诱导的多能干细胞衍生的心肌细胞的电生理。” 生物医学工程的学生。“该平台可用于研究心脏组织的再生和成熟度，例如可用于治疗心脏病发作后受损的组织，或开发治疗疾病的新药。” 通过与亚当·费恩伯格（Adam Feinberg）  和吉米·夏（Jimmy Hsia）的实验室合作  ，研究人员能够设计概念验证并在3D微模具形成的心肌细胞球体上进行测试。

“整个想法是采用传统上在平面几何中完成的方法，并在三个维度上进行，” Cohen-Karni说。“我们的器官本质上是3D的。多年来，仅使用在2D组织培养皿上培养的细胞就可以完成电生理。但是现在，这些惊人的电生理技术可以应用于3D结构。”