الهندسة الحيوية

المواد الحيوية هي مواد مصممة للتفاعل بشكل إيجابي مع الكائنات الحية أو الجزيئات البيولوجية. يمكن اشتقاق هذه المواد من كائن حي أو إنتاجه ، أو يمكن أن تكون بوليمر مركب. يستخدم المهندسون هذه المواد الجديدة في مجموعة واسعة من التطبيقات ، مثل هندسة الأنسجة والاستشعار الحيوي وتوصيل الأدوية. يقدم هذا الفيديو المواد الشائعة المشتقة بيولوجيا ، ويقدم أمثلة على التقنيات الشائعة المستخدمة لمعالجتها. تتم مناقشة التحديات الرئيسية في هذا المجال ، إلى جانب العديد من تطبيقات هذه الأساليب.

الكولاجين هو مادة حيوية أخرى مستخدمة على نطاق واسع ووجدت شعبية في التطبيقات التجارية ، مثل التصوير الفوتوغرافي. تم استخدام الكولاجين مؤخرا في تطبيقات هندسة الأنسجة ، عن طريق إنشاء الهلاميات المائية التي توفر بنية للأنسجة الهندسية. يقدم هذا الفيديو الكولاجين كمادة حيوية ، ويوضح كيف يتم حصاده من جلد الخنازير ، ويوضح كيف يتم استخدام المادة لإنشاء هيدروجيل لتطبيقات هندسة الأنسجة. أخيرا ، يتم عرض العديد من تطبيقات المواد وهذه التقنيات.

تمت معالجة ألياف الحرير واستخدامها لصنع الأقمشة والخيوط لعدة قرون. ومع ذلك ، فإن إذابة ألياف الحرير ، وبالتالي تحويلها إلى محلول ما قبل البوليمر متعدد الاستخدامات هو تقنية أحدث بكثير. يمكن معالجة الحرير المذاب بعدة طرق مختلفة لإنشاء مادة متوافقة حيويا ذات خصائص ميكانيكية يمكن التحكم فيها. يقدم هذا الفيديو معالجة الحرير من شرانق دودة الحرير، ويوضح كيف يمكن استخدام محلول الحرير لإنشاء حصيرة من الألياف عن طريق الغزل الكهربائي. ثم يتم تقديم العديد من تطبيقات هذه التقنية ، مثل استخدامها كمادة...

الأنظمة الكهروميكانيكية الحيوية الدقيقة ، والتي تسمى أيضا BioMEMs ، هي أجهزة دقيقة تتيح استخدام أحجام العينات والكواشف الصغيرة لأجهزة التشخيص في الجسم الحي و في المختبر . تؤدي هذه الأجهزة وظائف مختلفة مثل الترشيح أو الاستشعار أو التوليف على المقياس الدقيق ، مما يتيح توفير التكاليف وتحسين الحساسية. يقدم هذا الفيديو BioMEMs ، وتطرق إلى استخدامها في مجال الهندسة الحيوية ، ويعرض بعض الطرق البارزة المستخدمة في التصنيع. بالإضافة إلى ذلك ، يناقش هذا الفيديو بعض التحديات الرئيسية المرتبطة بتصغير...

غالبا ما يتم تصنيع أجهزة BioMEM باستخدام تقنية تصنيع دقيقة تسمى الطباعة الحجرية الضوئية. تستخدم هذه الطريقة المستخدمة على نطاق واسع الضوء لنقل نمط إلى رقاقة السيليكون ، وتوفر الأساس لتصنيع العديد من أنواع أجهزة BioMEM. يعرض هذا الفيديو تقنية الطباعة الحجرية الضوئية ، ويوضح كيفية تنفيذ العملية في غرف الأبحاث ، ويقدم بعض تطبيقات العملية.

يتم تصنيع العديد من أجهزة BioMEM ، مثل قنوات الموائع الدقيقة ، باستخدام تقنية الطباعة الحجرية الناعمة. هنا ، يتم تكرار نمط دقيق عن طريق معالجة بوليمر مرن على الهيكل ثلاثي الأبعاد. ثم يتم استخدام هذه الهياكل البوليمرية لإنشاء مجموعة واسعة من الأجهزة ، بدءا من قنوات الموائع الدقيقة لتطبيقات الاستشعار الحيوي إلى المفاعلات الحيوية المجهرية لتصور المستعمرات الدقيقة. يقدم هذا الفيديو الطباعة الحجرية الضوئية ويوضح التقنية في المختبر. بعد ذلك ، يتم فحص بعض تطبيقات التقنية وكيفية استخدام الهياكل في...

المعالجة الحيوية هي طريقة تستخدم الكائنات الحية لإنتاج المنتج المستهدف المطلوب. في كثير من الأحيان ، تشير المعالجة الحيوية إلى استخدام المفاعلات الحيوية لإنتاج منتجات البروتين من الكائنات الحية المعدلة وراثيا. هذا المجال مسؤول عن تصنيع العلاجات الحيوية على نطاق واسع. الأدوية التي أصبحت ضرورية لتحسين نوعية الحياة للكثيرين المصابين بأمراض معقدة مثل السرطان وأمراض المناعة الذاتية وفيروس نقص المناعة البشرية / الإيدز. سيقدم هذا الفيديو النهج الهندسي لتصميم نظام إنتاج البروتين المستهدف. كما يتم...

يعرض هذا الفيديو البيولوجيا التركيبية ودورها في الهندسة الحيوية. تشير البيولوجيا التركيبية إلى الطرق المستخدمة لتعديل الكائنات الحية وراثيا من أجل جعلها قادرة على إنتاج كميات كبيرة من المنتج. يمكن أن يكون هذا المنتج بروتينا تصنعه الخلية بالفعل أو بروتينا جديدا تم ترميزه في تسلسل الحمض النووي الذي تم إدخاله حديثا. هنا ، نناقش كيفية تعديل المادة الوراثية للكائن الحي باستخدام التحول أو التعدي. ثم يتم عرض العملية في المختبر ، ومناقشة تطبيقات التقنية.

تستخدم المفاعلات الحيوية لزراعة الكائنات الحية بكميات كبيرة ، مما يتيح إنتاج كميات كبيرة من المنتج المستهدف. يمكن أن تكون هذه المفاعلات عبارة عن مفاعلات دفعية ، تحتوي على جميع المكونات اللازمة لنمو الخلايا ، أو مفاعلات مستمرة ، تحتوي على منافذ مدخل ومخرج تسمح بإضافة وسائط نمو جديدة وإزالة نفايات الخلايا. يعرض هذا الفيديو المفاعلات المجمعة والمستمرة ويوضح استخدام المفاعلات الحيوية لزراعة البكتيريا في المختبر. أخيرا ، يتناول هذا الفيديو كيفية استخدام هذه المفاعلات في مجال الهندسة الحيوية لإنتاج...

أجهزة الاستشعار الحيوية هي أجهزة تستخدم مجموعة واسعة من العمليات البيولوجية والخصائص الفيزيائية من أجل اكتشاف جزيء بيولوجي ، مثل البروتين أو الخلية ، أو جزيء غير بيولوجي ، مثل مكون كيميائي أو ملوث. يستخدم هذا المجال متعدد التخصصات خصائص كهربائية أو بصرية أو كهروكيميائية أو حتى ميكانيكية للكشف عن وجود الجزيء المستهدف. يقدم هذا الفيديو مجال الاستشعار الحيوي ، ويستعرض الأنواع الشائعة من تقنيات الاستشعار الحيوي. يناقش هذا الفيديو أيضا التحديات الرئيسية في هذا المجال ، ويقدم نظرة ثاقبة حول كيفية...

تكتشف المستشعرات الحيوية الكهروكيميائية ارتباط الجزيء المستهدف عن طريق استشعار حدث تقليل الأكسدة. مهدت هذه المستشعرات الطريق للاستشعار الحيوي الحديث بعد اختراع المستشعر الحيوي للجلوكوز. سيقدم هذا الفيديو الاستشعار الحيوي الكهروكيميائي ، ويظهر طريقة عمل المستشعر الحيوي للجلوكوز ، ويناقش كيفية استخدام أجهزة الاستشعار الحيوية الكهروكيميائية في الكشف عن السرطان.

تستخدم المستشعرات الحيوية الضوئية الضوء للكشف عن ارتباط الجزيء المستهدف. يمكن لهذه المستشعرات استخدام جزيء الملصق ، الذي ينتج إشارة قابلة للقياس مثل التألق ، أو يمكن أن تكون هذه المستشعرات خالية من الملصقات وتستخدم التغييرات في الخصائص البصرية ، مثل معامل الانكسار ، لاستشعار ارتباط الجزيء المستهدف. يقدم هذا الفيديو كلا من أجهزة الاستشعار الحيوية البصرية الخالية من الملصقات والملصقات ، ويوضح استخدامها في المختبر ، ويعرض بعض تطبيقات التكنولوجيا.

تهدف هندسة الأنسجة إلى إنشاء أنسجة اصطناعية من المواد الحيوية وخلايا معينة وعوامل النمو. تتمتع تركيبات الأنسجة الهندسية هذه بفوائد بعيدة المدى ، مع إمكانيات لاستبدال الأعضاء وإصلاح الأنسجة. يقدم هذا الفيديو مجال هندسة الأنسجة ويفحص مكونات الأنسجة الهندسية. يوضح هذا الفيديو أيضا بعض الطرق البارزة المستخدمة لإنشاء سقالة الأنسجة ، وإدخال مجموعة الخلايا ، وتشجيع النمو والانتشار. أخيرا ، يتم عرض بعض التحديات الرئيسية والتطبيقات المهمة للتكنولوجيا.

على الرغم من أن زراعة الأنسجة ثنائية الأبعاد كانت شائعة لبعض الوقت ، إلا أن الخلايا تتصرف بشكل أكثر واقعية في ثقافة ثلاثية الأبعاد ، وتحاكي الأنسجة الأصلية عن كثب. يقدم هذا الفيديو زراعة الأنسجة النسيجية ، حيث يتم نمو وتكاثر خط خلوي واحد في مصفوفة ثلاثية الأبعاد هندسيا للوصول إلى كثافة خلوية عالية. هنا ، نعرض حصاد الخلايا من الأنسجة المانحة ، متبوعا بزراعة الخلايا على بنية هندسية.

يمكن استزراع الأعضاء الكاملة خارج الجسم الحي باستخدام مفاعلات حيوية متخصصة بهدف إصلاح أو استبدال أعضاء بأكملها. تستخدم هذه الطريقة عضوا متبرعا يتم تجريده من جميع الخلايا ، تاركا وراءه البنية ثلاثية الأبعاد ، والتي يتم إعادة ملؤها بعد ذلك بخلايا جديدة. يوضح هذا الفيديو مزرعة أعضاء الرئتين بالكامل ويوضح كيف أن هناك حاجة إلى ثقافة ديناميكية تحاكي التحفيز الميكانيكي في الجسم للحث على خصائص الأنسجة الأصلية.