xCELLigence RTCA CardioECR 仪器将细胞介导电阻抗的高频率检测与多电极阵列技术相结合，能够同时对心肌细胞的生理特性（收缩性、活力）和心脏电生理进行实时检测和评估。xCELLigence RTCA CardioECR 仪器可同步记录心肌细胞搏动和场电位，提供极其详细的心肌细胞的生理特性和心脏电生理信息，从而更深入地了解药物诱导心脏损伤的潜在机制。

CardioECR 还具有电刺激功能，可通过电刺激促进 hiPSC 心肌细胞成熟。刺激后的 hiPSC 心肌细胞呈现出显著改善的细胞表型，可用于各种研究，包括药物安全性/毒性评估、药物开发和心脏疾病研究。

特性

• 监测兴奋-收缩耦联和离子通道活性

• 生成与致心律失常活动高度相关的数据

• 使用刺激功能进行更为严格可控的分析

• 获得对药物作用机制更深入的了解

工作原理

CardioECR 阻抗

xCELLigence RTCA CardioECR 仪器将阻抗记录与多电极阵列 (MEA) 技术和刺激功能相结合。将心肌细胞接种至每孔底部熔接有生物传感器的 48 孔电子微孔板 (E-Plate CardioECR 48) 中（图 1A–C）。

xCELLigence RTCA CardioECR 系统的高阻抗测量速率（每 1 ms）为观察心肌细胞连续式收缩/舒张的细微变化提供了高时间分辨率。除能够监测细胞活性和收缩活性外，孔底中额外的点电极（图 1C）能够以 10 kHz 的频率测定细胞外场电位 (FP) ，可以与阻抗记录依次进行（图 2B）。

收缩与舒张对比

施加低电压（小于 20 mV）可在电极之间产生电流，电流根据覆盖电极的细胞数量、细胞形态及细胞粘附强度的不同而变化。由于心肌细胞收缩/舒张周期中细胞形态和粘附强度会发生显著变化，因此可使用阻抗实现动态监测（图 2A–B）。xCELLigence RTCA CardioECR 系统的高阻抗测量速率（每 1 ms）为观察心肌细胞连续式收缩/舒张的细微变化提供了高时间分辨率。除能够监测细胞活性和收缩活性外，孔底中额外的点电极能够以 10 kHz 的频率测定细胞外场电位 (FP)，可以与阻抗记录同时进行。

图 2. 使用阻抗和场电位同步监测心肌细胞的健康和功能。(A) 粘附在单电极上处于收缩与舒张状态的两种心肌细胞的比较。细胞大小/形状的差异以及细胞与电极接触方式的不同使两种状态对电流产生不同阻抗。(B) 对心肌细胞收缩（红色、绿色、蓝色和粉色迹线）和电位（集成离子通道活性；黑色迹线）的同步实时监测。与阴性对照组（上方迹线组）相比，此处评估的三种不同药物（下方三组迹线）对收缩和场电位都有明显的影响。

CardioECR 软件

RTCA CardioECR 软件在轻松设置并执行实验的同时，可实现强大的数据分析并保持高效直观。可实时同步测量阻抗和场电位，并查看叠加（见图）或单项数据曲线。

应用

心脏疾病建模

基因遗传性心脏病的病理生理学细胞表型可以通过疾病特异性的人诱导多能干细胞心肌细胞 (hiPSC-CM) 进行建模。建模可以对造成电兴奋和收缩耦联受损的机制有更广泛的了解。

心脏安全毒理学

已将人诱导多能干细胞分化的心肌细胞 (hiPSC-CM) 用于药物的生理和疾病灵活性评估。xCELLigence RTCA CardioECR 系统提供了独特的多重检测方法，用于探测和了解化合物和药物的潜在毒性。

心脏病药物发现

人类诱导多能干细胞心肌细胞 (hiPSC-CM) 提供了令人振奋的新模型系统，可以测试新型治疗方法的功效和毒性，包括用于调节心肌收缩力的肌力化合物。

综合体外致心律失常分析 (CiPA) 计划

由 HESI、FDA 和安全药理学会推动的 CiPA 计划旨在评估对现行 FDA 心脏安全性评估法规指南的可能修改。xCELLigence RTCA CardioECR 被选作核心的验证技术，并已参与 I 期和 II 期研究。