BMSEED measure微電極陣列應(yīng)力加載系統(tǒng)

一、廠家歷史與專業(yè)背景

BMSEED LLC（BioMedical Sustainable Elastic Electronic Devices）成立于2012年，總部位于美國亞利桑那州鳳凰城，是一家專注于為體外研究設(shè)計制造整合生物力學(xué)、電生理學(xué)與成像技術(shù)工具的生物醫(yī)學(xué)儀器公司。公司創(chuàng)始人Oliver Graudejus博士在普林斯頓大學(xué)從事柔性電子器件研究期間，開發(fā)了可拉伸微電極陣列（sMEA）的核心技術(shù)原型。

BMSEED的核心技術(shù)——sMEA——源自普林斯頓大學(xué)的專Li技術(shù)，由BMSEED獲得DU家商業(yè)化許可。2014年7月，創(chuàng)始人作為首Xi研究員獲得美國國立衛(wèi)生研究院（NIH）國家神經(jīng)疾病與卒中研究所（NINDS）的Phase I SBIR資助，用于推動sMEA的商業(yè)化制造。2016年獲得另一項Phase I SBIR資助，將sMEA技術(shù)應(yīng)用擴(kuò)展至與大腦的在體接口。2018年，公司獲得NIH Phase II SBIR資助，并入選MassChallenge加速器項目。此外，公司還入選了NIH I-Corps項目（2017年）、NIH商業(yè)化加速器項目（2019/2020年），并于2022年完成NIH I-Corps項目，期間完成了105場行業(yè)與學(xué)術(shù)界訪談。這些持續(xù)性的國家Ji資助表明其技術(shù)路線獲得了科研資助機(jī)構(gòu)的認(rèn)可。

二、系統(tǒng)功能特性——應(yīng)力加載與電生理的同步集成

系統(tǒng)定位：MEASSuRE（MicroElectrode Array Stretching, Stimulating and Recording Equipment）是一個將力學(xué)應(yīng)力加載、電生理記錄/刺激和實時成像三種功能集成于一體的體外研究系統(tǒng)。系統(tǒng)被描述為“彌合體外與體內(nèi)研究之間差距”的技術(shù)平臺——通過在體外受控環(huán)境中重現(xiàn)體內(nèi)細(xì)胞的力學(xué)和電生理環(huán)境，使體外數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確地預(yù)測體內(nèi)行為。

核心技術(shù)——可拉伸微電極陣列（sMEA）：sMEA以彈性硅膠為基底，嵌入可拉伸的微電極，與細(xì)胞或組織培養(yǎng)物直接接觸。與傳統(tǒng)剛性玻璃MEA不同，sMEA可在細(xì)胞被拉伸時隨組織一同變形，保持與細(xì)胞同一位置的持續(xù)電學(xué)接觸。“電極隨組織拉伸，因此能夠在拉伸前后從同一位置記錄電生理活動”，實現(xiàn)了損傷前后數(shù)據(jù)的直接歸一化對比——在拉伸前記錄基線水平，拉伸后在同一位置記錄損傷響應(yīng)。

兩種應(yīng)力加載模式：

• 生理性拉伸：細(xì)胞在健康限度內(nèi)拉伸，用于組織工程、器官芯片、再生醫(yī)學(xué)研究

• 病理性拉伸：細(xì)胞超過健康限度，用于TBI、SCI創(chuàng)傷模型研究

系統(tǒng)三大模塊（均可獨立使用或同步操作）：

三、BMSEED measure微電極陣列應(yīng)力加載系統(tǒng)，用途

MEASSuRE微電極陣列應(yīng)力加載系統(tǒng)的主要應(yīng)用領(lǐng)域包括：

系統(tǒng)適用于多種細(xì)胞/組織類型，包括原代海馬神經(jīng)元、海馬器官型切片培養(yǎng)、脊髓器官型切片培養(yǎng)、人誘導(dǎo)多能干細(xì)胞來源心肌細(xì)胞、腦類器官、心臟球體等。

四、BMSEED measure微電極陣列應(yīng)力加載系統(tǒng)，參數(shù)性能

平臺三個型號對比：

五、產(chǎn)品歷史與技術(shù)成熟度

產(chǎn)品開發(fā)歷程：

• 2012年：公司成立（作為普林斯頓大學(xué)衍生企業(yè)）

• 2014年：獲NIH Phase I SBIR資助，啟動sMEA商業(yè)化制造工藝開發(fā)

• 2016年：獲另一項Phase I SBIR資助，擴(kuò)展至大腦在體接口應(yīng)用

• 2017年：入選NIH I-Corps項目；入選Flinn生物科學(xué)創(chuàng)業(yè)計劃

• 2018年：獲NIH Phase II SBIR資助；入選MassChallenge加速器項目；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(jìn)行系統(tǒng)能力成果展示

• 2022年：完成NIH I-Corps項目，完成105場訪談

技術(shù)成熟度標(biāo)志：Phase II項目文件明確指出，MEASSuRE系統(tǒng)已驗證可用于再生醫(yī)學(xué)、TBI和SCI研究應(yīng)用，并已準(zhǔn)備好進(jìn)入市場。系統(tǒng)被描述為“被研究專業(yè)人員積極使用，在真實實驗環(huán)境中產(chǎn)出經(jīng)過驗證、可重復(fù)的結(jié)果”。

六、文獻(xiàn)與同行認(rèn)可

同行評審期刊文獻(xiàn)：

• 系統(tǒng)驗證研究：使用可拉伸微電極陣列（sMEAs）模擬TBI原發(fā)性損傷，研究皮層神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的電生理效應(yīng)。在損傷前記錄基線活動，然后拉伸sMEA柔性膜以不同程度損傷細(xì)胞，并在拉伸后1、24、72小時記錄活動。研究表明，機(jī)械損傷以時間和嚴(yán)重程度依賴性方式改變皮層神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的放電特性。——發(fā)表于Annals of Biomedical Engineering, 2024, 52(4):1021-1038

在體應(yīng)用文獻(xiàn)：

• 柔軟可拉伸雙層電極陣列：開發(fā)并在健康貓模型中植入長達(dá)5個月，驗證了柔軟可拉伸大面積高分辨率微ECoG電極陣列的在體記錄特性。神經(jīng)信號在植入期間振幅穩(wěn)定，并表現(xiàn)出麻醉誘導(dǎo)后一致的頻率依賴性調(diào)節(jié)。——發(fā)表于Journal of Neural Engineering, 2020, 17(5):056023

學(xué)術(shù)會議：

• 2018年MEA Meeting（德國羅伊特林根）

• 2017年、2018年神經(jīng)科學(xué)學(xué)會年會

• 2018年生物物理學(xué)會年會

七、核心創(chuàng)新點

• 技術(shù)路徑：將力學(xué)、電學(xué)、光學(xué)三種交互模式集成于單一平臺，解決了傳統(tǒng)剛性MEA無法隨組織變形的根本局限，實現(xiàn)了應(yīng)力加載前、中、后的連續(xù)電生理記錄

• 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進(jìn)行記錄，實現(xiàn)損傷前后數(shù)據(jù)的直接歸一化對比，減少實驗變異

• 高應(yīng)變率能力：支持最高90/s的應(yīng)變率，覆蓋從生理拉伸到嚴(yán)重病理損傷的完整范圍

• 市場獨特性：用于體外動態(tài)力學(xué)應(yīng)變條件下電生理學(xué)的可拉伸微電極陣列由BMSEED獨jia提供

• 系統(tǒng)集成價值：三合一系統(tǒng)成本低于單獨購買三臺DU立設(shè)備的總和，節(jié)省實驗室空間和實驗時間；模塊可獨立購買、靈活組合