BMSEED measure柔性微電極陣列電生理系統

一、廠家歷史與專業背景

BMSEED LLC（BioMedical Sustainable Elastic Electronic Devices）成立于2014年前后，總部位于美國亞利桑那州鳳凰城。公司聚焦于為體外研究設計制造整合生物力學、電生理學與成像技術的研究工具，核心使命是彌合體外與體內研究之間的差距——通過在體外受控環境中重現體內細胞的力學和電生理環境，使體外數據能夠更準確地預測體內行為。

BMSEED的核心技術——柔性可拉伸微電極陣列——源自普林斯頓大學的專Li研究，由BMSEED獲得DU家商業化許可。自成立以來，公司持續獲得美國國立衛生研究院（NIH）國家神經疾病與卒中研究所的SBIR項目資助（資助號1R43NS086118-01A1）。2018年，BMSEED在德國羅伊特林根舉行的第11屆國際微電極陣列會議（MEA Meeting）上進行了系統能力的成果展示。2025年，公司獲得“軟性可拉伸微電極陣列3D口袋與微流控通道”美國專Li授權。

二、BMSEED measure柔性微電極陣列電生理系統，系統功能特性

系統定位：MEASSuRE（MicroElectrode Array Stretching, Stimulating and Recording Equipment）將力學拉伸、電生理記錄/刺激和實時成像三種交互模式集成于單一平臺。系統采用模塊化設計，三種模塊既可獨立運行，也可同步操作，支持根據研究需求靈活配置和后續升級。

核心技術——柔性可拉伸微電極陣列（sMEA）：sMEA以PDMS硅膠為基底，嵌入彈性可拉伸的微電極，JU備柔性、可拉伸、柔軟且力學耐久的特性。與傳統剛性玻璃MEA不同，sMEA可在細胞被拉伸時隨組織一同變形，保持與細胞同一位置的持續電學接觸。

系統核心價值：

• 同一位置對照記錄：由于電極隨組織彈性變形，可在拉伸前后從同一位置記錄電信號，實現損傷前后數據的直接歸一化對比，減少實驗變異

• 三種模式同步集成：解決了傳統研究中需要在力學加載和電生理記錄之間做取舍的問題

三、BMSEED measure柔性微電極陣列電生理系統，用途

柔性微電極陣列電生理系統的主要應用領域包括：

已驗證的細胞/組織類型：原代海馬神經元、海馬器官型切片培養、脊髓器官型切片培養、神經元/星形膠質細胞/小膠質細胞、人誘導多能干細胞來源心肌細胞、腦類器官等。

四、參數性能

平臺三個型號對比：

電生理模塊：

• 支持最高120-128通道的記錄與刺激

• 接口板支持60通道、124通道單孔MEA，以及6×20=120通道六孔MEA

• 兼容Multi Channel Systems數據采集系統

成像模塊：

• 2MP分辨率下幀率可達2000幀/秒

• 支持明場及熒光成像，細胞在拉伸過程中保持在焦平面內

sMEA耗材規格（部分型號）：

耗材特性：基底材料為PDMS硅膠（厚度150-180μm），支持倒置顯微鏡高倍成像；可重復使用；支持環氧乙烷、紫外光輻照、高壓滅菌等多種滅菌方式。此外，sMEA還衍生出集成3D口袋與微流控通道的版本，用于類器官電生理接口。

五、產品歷史與技術成熟度

技術溯源：拉伸方法學原理可追溯至Morrison等人2006年發表于Journal of Neuroscience Methods（150:192）的研究。sMEA電極技術基于普林斯頓大學專Li研究，由BMSEED獲得DU家商業化許可。

產品開發歷程：

• 2014年：獲得NIH Phase I SBIR資助，啟動sMEA商業化制造工藝開發

• 2018年：在MEA Meeting上展示MEASSuRE系統集成能力——力學拉伸（應變率100/s）、成像（2000fps）和電生理（120通道）整合于單一平臺

• 2025年：獲得sMEA 3D口袋與微流控通道技術美國專Li授權（US20240082843A1）

技術成熟度標志：產品進入商業化階段，sMEA是BMSEED專有的耗材產品，專用于與MEASSuRE系統配合。系統被描述為“被各研究領域專業人員使用，在真實實驗環境中產出經過驗證、可重復的結果”。

六、文獻與同行認可

BMSEED柔性微電極陣列技術已在約15篇同行評審期刊論文中得到驗證或應用：

近年產品應用文獻：

• Dwyer, M. K. et al., Biomedical Physics & Engineering Express, 2025, 11:045029

• Dwyer, M. K. et al., Experimental Neurology, 2024, 371, 114608

• Sullivan, D. et al., Annals of Biomedical Engineering, 2024, 52(4):1021-1038

• Patino-Guerrero, A. et al., ACS Biomaterials Science & Engineering, 2023, 9:944-958

技術驗證文獻：

• Graudejus, O. et al., Advanced Functional Materials, 2012, 22:640-651

• Yu, Z. et al., Journal of Neurotrauma, 2009, 26(7):1135-1145

• Graudejus, O. et al., Journal of the Electrochemical Society, 2009, 156(6):P85-P94

在體應用文獻：

• Rowan, C. C., Graudejus, O., Otchy, T. M., Advanced Science, 2021, 9(3):2102945

產品驗證研究（引自）：

• LTP/LTD功能檢測：研究發現即使標準放電頻率測量變化不大時，突觸可塑性仍可能顯著受損

• NTS-105藥物保護效應：使用BMSEED技術測量長時程增強，在中度TBI模型中LTP從48.1%降至-3.6%（下降51.7個百分點，p<0.01），驗證了藥物篩選應用價值

學術會議展示：MEA Meeting 2018（德國）、神經創傷學會年會、神經科學學會年會等。

七、專Li與創新性

BMSEED在柔性微電極陣列方向已獲得多項美國專Li授權：

• 軟性可拉伸微電極陣列（sMEA）：彈性基底嵌入式微電極陣列結構與制造方法，使電極可與組織同步變形，保持拉伸前后同一位置的記錄能力

• 3D口袋與微流控集成（US20240082843A1）：sMEA中集成3D培養口袋，口袋內襯可拉伸微電極，用于類器官電刺激和信號記錄；同時集成微流控通道用于生化物質遞送

• 外周神經接口裝置（US12343544B2）：微夾持式外周神經接口，結合3D打印微夾與可拉伸微電極陣列

核心創新點：

• 技術路徑：在商業化產品層面將力學、電學和光學三種交互模式集成于單一平臺，解決了傳統剛性MEA無法進行力學拉伸時同步記錄電信號的矛盾

• 同一位置對照記錄：彈性電極隨組織變形，可在拉伸前后從同一位置記錄信號，減少實驗變異，改善統計效力

• 高應變率能力：支持高達90/s的應變率，覆蓋從生理拉伸到嚴重病理損傷的完整范圍