心臟肌肉是一種人體中的機電耦合組織，由於其功能為機械性收縮施力，目前在心臟藥物開發的過程中，皆仰賴光學顯微鏡來觀察心肌細胞在不同藥物作用下的收縮特性，用以進行藥物篩檢、毒性、及功能性的研究。但心肌之基本收縮單元的肌節尺寸在兩微米左右，需高解析度的光學系統進行監測，因此可觀測的心肌細胞數有限，造成心臟藥物開發的速度相對冗長且困難。 為了突破目前心臟藥物篩檢皆需使用顯微鏡觀察的限制，本研究團隊開發可將心肌細胞培養在壓電薄膜上的技術，開發出如圖1A之心肌壓電耦合系統，此系統表面有如圖1B之微溝槽結構，可以誘導心肌細胞排列，並促使其發展成心肌組織。運用此技術，本團隊成功培養出可進行自我收縮之心肌組織，如圖1C之同心圓的組織結構。在透過壓電效應將心肌的施力收縮特性曲線轉變成電子訊號，即可監測心肌細胞在不同的藥物及濃度下之收縮表現，進而可將藥物之功效及藥劑濃度進行定量，圖1D為本團隊使用目前醫用之Isoproterenol 心臟藥物進行系統驗證，證明此系統可以清楚的量測到心肌收縮曲線，可將心肌組織的收縮頻率及振幅會隨藥劑量增加而提升進行定量，並且可以量測到有效劑量EC50值。此系統成功突破顯微鏡在有限視野下只能擷取少數心肌細胞藥物反應的限制，並達成可自動化進行心臟藥物篩檢的目標，此系統將可有效縮短心臟藥物開發的時程，提供可進行自動化及大量篩檢之藥物開發平台。（應力所許聿翔教授提供） 圖1、(A)心肌壓電耦合系統、(B)微溝槽結構、(C)心肌微組織、(D)心肌收縮訊號及藥物測試。
心臟肌肉是一種人體中的機電耦合組織，由於其功能為機械性收縮施力，目前在心臟藥物開發的過程中，皆仰賴光學顯微鏡來觀察心肌細胞在不同藥物作用下的收縮特性，用以進行藥物篩檢、毒性、及功能性的研究。但心肌之基本收縮單元的肌節尺寸在兩微米左右，需高解析度的光學系統進行監測，因此可觀測的心肌細胞數有限，造成心臟藥物開發的速度相對冗長且困難。
為了突破目前心臟藥物篩檢皆需使用顯微鏡觀察的限制，本研究團隊開發可將心肌細胞培養在壓電薄膜上的技術，開發出如圖1A之心肌壓電耦合系統，此系統表面有如圖1B之微溝槽結構，可以誘導心肌細胞排列，並促使其發展成心肌組織。運用此技術，本團隊成功培養出可進行自我收縮之心肌組織，如圖1C之同心圓的組織結構。在透過壓電效應將心肌的施力收縮特性曲線轉變成電子訊號，即可監測心肌細胞在不同的藥物及濃度下之收縮表現，進而可將藥物之功效及藥劑濃度進行定量，圖1D為本團隊使用目前醫用之Isoproterenol 心臟藥物進行系統驗證，證明此系統可以清楚的量測到心肌收縮曲線，可將心肌組織的收縮頻率及振幅會隨藥劑量增加而提升進行定量，並且可以量測到有效劑量EC50值。此系統成功突破顯微鏡在有限視野下只能擷取少數心肌細胞藥物反應的限制，並達成可自動化進行心臟藥物篩檢的目標，此系統將可有效縮短心臟藥物開發的時程，提供可進行自動化及大量篩檢之藥物開發平台。（應力所許聿翔教授提供）
圖1、(A)心肌壓電耦合系統、(B)微溝槽結構、(C)心肌微組織、(D)心肌收縮訊號及藥物測試。