تاريخيا ، ركزت JoVE ، مجلة التجارب المرئية ، بشكل أساسي على البحوث الطبية الحيوية وطورت أقساما فرعية للهندسة الحيوية ، والطب السريري والانتقالي ، وعلم المناعة والعدوى ، وعلم الأعصاب. في شهر يوليو من هذا العام ، تطلق JoVE قسم الفيزياء التطبيقية ، والذي يتضمن مجموعة من المحتوى من فيزياء البلازما إلى علوم المواد. نبدأ القسم الجديد بمقال بارز من جامعة بوردو ، حيث يدرس الباحثون في مركز التصنيع القائم على الليزر.
توجد المادة في ثلاث حالات مألوفة: صلبة وسائلة وغازية. إذا تم ضرب الغاز بطاقة كافية ، يمكن أن تفقد الذرات الإلكترونات ، أو تتأين ، لتشكيل حالة رابعة تسمى البلازما. البلازما هي أكثر أشكال المادة وفرة. تحتل حوالي 99.999٪ من الكون المرئي. باستخدام نبضات ليزر فائقة القصر تبلغ 100 فيمتو ثانية ، أو 100 كوادريليون من الثانية ، يوضح مؤلفونا تقنية تسمى Pump-probe Shadowgraphy ، والتي تسمح بتصور البلازما المبكرة أثناء تطورها من الأسطح المعدنية. من خلال إنشاء نموذج محاكاة ، يستطيع هؤلاء الباحثون فحص ديناميكيات البلازما المبكرة ، مما يتيح فهما أفضل لكيفية تأين المادة.
بالنسبة للفئة الفرعية لعلوم المواد في الفيزياء التطبيقية ، تتحقق JoVE في جامعة ميشيغان ، حيث يقوم الباحثون بتطوير طرق جديدة في التصنيع الدقيق. يوضح مؤلفونا طريقة لزراعة هياكل مجهرية معقدة وثلاثية الأبعاد من الأنابيب النانوية الكربونية ، والتي يمكن استخدامها كقوالب رئيسية لصب النسخ المتماثلة من البوليمرات أو المواد البيولوجية. يكشف الفحص المجهري الإلكتروني الماسح أن القوالب الرئيسية للأنابيب النانوية الكربونية يتم استنساخها بدقة عالية في الشكل المجهري والملمس النانوي في النسخ المتماثلة من البوليمر المصنوعة من هذه القوالب. تسمح تقنية التصنيع الدقيق بإجراء العمليات المعملية على نطاقات صغيرة - بشكل أساسي وضع المختبر على شريحة.
بالانتقال من الفيزياء التطبيقية إلى فسيولوجيا القلب ، يزور JoVE جامعة جورج واشنطن لالتقاط مستحضر Langendorff المعدل. نشرت JoVE العديد من المقالات التي توضح هذا الإعداد الفسيولوجي ، والذي يسمح للقلب بالنبض بمعزل عن بعضه البعض لساعات في كل مرة. يتضمن النهج التروية الرجعية للقلب ، عبر الشريان الأورطي ، الذي يغلق الصمام الأبهري ويفرض التعهيج المؤكسج عبر الدورة الدموية التاجية ، من أجل الحفاظ على أنسجة القلب.
يقدم مؤلفونا تعديلا على هذا المستحضر يتضمن قنية الزائدة الأذينية اليسرى والوريد الأجوف السفلي والشريان الرئوي. في هذه الحالة ، يتم تشويه جميع غرف القلب الأربع ، مما يوفر ضغوط حمل فسيولوجية لكلا البطينين ، والقضاء على الحاجة إلى تقليب القلب باتجاه رجعي من خلال الشريان الأورطي. لذلك ، يكون نضح القلب في الاتجاه الطبيعي ، ويوفر القلب ضغطه الخاص للتروية التاجية.
بمجرد تحقيق نموذج القلب العامل ثنائي البطينين هذا ، يشرع مؤلفونا في إعداد تصوير نيكوناميد الأدينين ثنائي النوكليوتيد ، أو NADH ، الفلور. هذا الإنزيم المساعد ، الموجود في الميتوكوندريا ، ينبعث منه مضان في حالته المختزلة ويوفر قراءة لتركيز الأكسجين الموضعي ، وبالتالي التمثيل الغذائي للقلب. يوضح هؤلاء الباحثون قياسات تألق NADH خلال معدلات السرعة المختلفة ، وبالتالي يوضحون إمكانات هذا النموذج ذي الصلة من الناحية الفسيولوجية لتقديم نظرة ثاقبة لأمراض القلب.
في قسم الهندسة الحيوية لدينا ، تزور JoVE جامعة المحيط الهادئ للحصول على مقال يتناول إنتاج حرير العنكبوت الاصطناعي. في عام 2010 ، نشرت JoVE مقالا من مختبر Vierra ، والذي أظهر تقنيات التشريح المجهري لعزل 12 غددا منتجة للحرير من عنكبوت الأرملة السوداء. يسمح عزل هذه الغدد بإجراء تقنيات تحليلية ، من أجل تحديد بروتينات حرير العنكبوت المحددة. نظرا لأن العناكب سامة وأكل لحوم البشر ، فإن تربيتها لإنتاج حرير العنكبوت على نطاق واسع أمر غير واقعي. لذلك ، يقوم مختبر فييرا بتحويل البكتيريا إلى البلازميدات المحتوية على بروتين الحرير ويعبر عن بروتينات حرير العنكبوت المؤتلف في البكتيريا.
في شهر يوليو في JoVE ، تأخذنا مجموعة Vierra من خلال طريقة لعزل وتنقية بروتين حرير العنكبوت من هذه البكتيريا. ثم يوضحون لنا كيف يتم غزل البروتين المنقى إلى ألياف ويظهرون طرقا لجمع هذه الألياف ، وكذلك تقييم قوتها. يحظى حرير العنكبوت بأهمية كبيرة لعلماء المواد الحيوية ، بسبب توافقه الحيوي وخصائصه الميكانيكية ، مما يجعله أقوى من فولاذ الشد. أظهر لنا مختبر فييرا إنتاجا على نطاق المختبر لحرير العنكبوت الذي يمكن تمديده ليشمل عملية تصنيع واسعة النطاق. يلخص هذا الملخص الموجز أربعة من المقالات الخمسين التي ستصدرها JoVE في يوليو. تشمل المنشورات الأخرى الجديرة بالملاحظة مظاهرات للتثقيب الكهربائي خارج الهيكل البيضاوي في أجنة الدجاج في المرحلة المتأخرة ، وإنتاج البروتينات المفرزة من الخلايا البشرية ، وزراعة أدمغة ذبابة الفاكهة خارج الجسم الحي.