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Adv. Compos. Hybrid Mater., 30 May 2025;Volume 8, article number 256, (2025) | https://doi.org/10.1007/s42114-025-01331-z
In situ monitoring of mitochondrial redox dynamics during cardiac reprogramming using a poly-l-lysine/Matrigel-coated gold nanostructured composite platform
Kyeong‑Mo Koo1 · Seung Ju Seo2 · Chang‑Dae Kim1 · Hyeon Yang2 · Yoonhee Jin2 · Tae‑Hyung Kim1,3
1Department of Intelligent Precision Healthcare Convergence, Institute for Cross-Disciplinary Studies (ICS), Sungkyunkwan University (SKKU), Suwon, Gyeonggi 16419, Republic of Korea
2Department of Physiology, Graduate School of Medical Science, Brain Korea 21 Project, Yonsei University College of Medicine, Seoul 03722, Republic of Korea
3Department of Biomedical Engineering, ICS, SKKU, Suwon, Gyeonggi 16419, Republic of Korea
Kyeong-Mo Koo and Seung Ju Seo contributed equally to this work.
*Corresponding authors: Yoonhee Jin, Tae-Hyung Kim
1Department of Intelligent Precision Healthcare Convergence, Institute for Cross-Disciplinary Studies (ICS), Sungkyunkwan University (SKKU), Suwon, Gyeonggi 16419, Republic of Korea
2Department of Physiology, Graduate School of Medical Science, Brain Korea 21 Project, Yonsei University College of Medicine, Seoul 03722, Republic of Korea
3Department of Biomedical Engineering, ICS, SKKU, Suwon, Gyeonggi 16419, Republic of Korea
Kyeong-Mo Koo and Seung Ju Seo contributed equally to this work.
*Corresponding authors: Yoonhee Jin, Tae-Hyung Kim
Abstract
Cardiac regeneration via the direct reprogramming of fibroblasts into chemically induced cardiomyocyte-like cells (CiCMs) offers a potential therapeutic avenue for heart failure. Nonetheless, the absence of non-invasive techniques for evaluating CiCM maturation and functionality while maintaining therapeutic viability poses a considerable challenge. We present poly-l-lysine, and Matrigel double layer–coated gold nanostructured (PMGN) composite platform coupled with an electrochemical (EC) method that effectively monitors mitochondrial redox dynamics in CiCMs. Based on the metabolic transition from glycolysis to oxidative phosphorylation (OXPHOS), this EC method provides precise measurement of fibroblast-to-CiCM conversion in a completely non-destructive manner. Moreover, the PMGN composite platform facilitates the early detection of functional alterations induced by drugs, such as isoproterenol and carbachol, which conventional cell viability assays fail to detect, and exhibits exceptional sensitivity in identifying drug-induced cardiotoxicity. This in situ method offers real-time feedback and rapid quality control during cell preparation, significantly enhancing the safety and efficacy of stem-cell-based therapies for cardiac regeneration.
논문정보
- Research article
- 2025년 05월 (BRIC 등록일 2025-05-30)
- 국내 연구진
- 바이오·의료융합 > 바이오센싱 및 나노바이오물질
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- Bio통신원
- 2025. 06. 13
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