Name: تطوير تطبيقات علاجية جديدة باستخدام على microfluidics (فيديو) | JoVE Journal
Uploaded: 2007-10-01T15:33:39.000+00:00
Duration: 8 min 56 s
Description: استكشف تطبيقات الهندسة الطبية الحيوية في فهم فسيولوجيا خلايا الدم والاستجابة المناعية الطبيعية. تساعد هذه الطريقة الباحثين على دراسة تنظيم الالتهاب دون تغيير حالة الخلايا الطبيعية.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

ليس لدى المؤلفين أي تضارب في المصالح للإفصاح عنه.

تطوير تطبيقات علاجية جديدة باستخدام على microfluidics

Development of New Therapeutic Applications Using Microfluidics

اسمي ماميد تونر. أنا متخصص في الهندسة الميكانيكية في الأصل، ثم في الهندسة والعلوم الطبية الحيوية لاحقاً. وأنا عضو في هيئة التدريس في مستشفى ماساتشوستس العام، وكلية الطب بجامعة هارفارد، وقسم العلوم والتكنولوجيا الصحية التابع لجامعتي هارفارد ومعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT)، حيث أبحث في تطبيقات متنوعة للهندسة الطبية الحيوية في الطب؛ وتتراوح هذه التطبيقات بين تحديد خلايا شائعة في الدم بسرعة فائقة، وتغيير فيزيولوجيتها لفهم الحالة الفيزيولوجية لهذه الخلايا في حالة المرض، كما هو الحال في الالتهابات أو الحروق أو المرضى المصابين بإصابات.ومحاولة فهم استجابة الجهاز المناعي الفطري ومحاولة فهم كيفية تنظيم خلايا الدم للاستجابة الالتهابية في هذه الأنواع من الحالات، والبحث في جينومياتها وبروتينومياتها. في مثل هذه الأمثلة، ما تود القيام به هو عزل هذه الخلايا دون تغيير وظائفها الفسيولوجية ومستويات التعبير الجيني وما إلى ذلك. وبذلك، فإنك تبحث في الفسيولوجيا الطبيعية للمشكلة الأساسية وليس في آثار ناتجة عن عملية التعامل مع الخلايا.ستشمل التطبيقات الأخرى أجهزة من نوع نقاط الرعاية، مثل رقائق الصحة العالمية التي يمكنها قياس الخلايا المستهدفة لتحديد بدء العلاج، مثل مستوى الخلايا اللمفاوية الموجبة لـ CD four. لذا، نحن نعمل على تطوير رقائق يمكنها العثور على الخلايا الموجبة لـ CD four وعدّها باستخدام تقنية الرقائق الموائعية الدقيقة، وستكون هناك تطبيقات أكثر تعقيداً فيما نسميه الكشف عن الخلايا النادرة. ففي الطب، وتحديداً الطب السريري، نتعامل عادةً مع الخلايا الشائعة ونحاول فهم فسيولوجيا الشخص بناءً على تلك الخلايا.ولكن في الواقع، فإن العديد من العمليات الفسيولوجية أو المرضية تخضع لسيطرة خلايا أقل شيوعاً بكثير، مثل الخلايا التغصنية، والخلايا الجذعية، والخلايا التنظيمية، أو في حالة السرطان، الخلايا الورمية المتداولة. لذا، لدينا اهتمام بالعثور على الخلايا النادرة التي تحدد في الواقع الاستجابة لمختلف العلاجات، والتي يمكن استخدامها أيضاً في التشخيص. لذا، فإن استخدام الموائع الدقيقة ووضع الخلايا على الرقائق يمثل جانباً واسعاً جداً لعدد من التطبيقات التشخيصية والعلاجية هناك.ركزت الدراسات المبكرة في الموائع الدقيقة بشكل أساسي على عمليات البناء، مستفيدة من أدوات تقنيات الأنظمة الدقيقة التي تم تطويرها لتطبيقات الدوائر المتكاملة، وتطبيق الأنظمة المصغرة في مفاهيم "المختبر على شريحة"، حيث تم تطوير أنظمة قياس التدفق الخلوي الدقيق، وأنظمة الرحلان الكهربائي الدقيق، وأنظمة الكروماتوغرافيا الدقيقة. ومن خلال دراسات التصغير هذه، تعلمنا الكثير عن كيفية دمج الأنظمة البيولوجية مع الأنظمة الدقيقة. أما ما كان مفقوداً في هذا المجال حتى الآن فهو التطبيقات الرئيسية، أو التطبيقات الناجحة التي يمكن وصفها بأنها تطبيقات ذات تأثير سريري كبير أو تطبيقات رائدة لهذه التقنيات.لذا، تركز مختبراتنا، لا سيما لوجودنا في مستشفى أبحاث رئيسي، على استكشاف تطبيقات مفيدة وممكنة لهذه التقنيات، وإيجاد مجالات يمكننا من خلالها حل مشكلات لم يكن من الممكن حلها بطريقة أخرى. على سبيل المثال، في حالة مرض الإيدز كأحد تطبيقات الصحة العالمية، يمكن تطوير شريحة منخفضة التكلفة للغاية، تكون قابلة للتخلص منها وتستخدم لعزل الخلايا اللمفاوية الإيجابية من الدم الكامل، وذلك من خلال وخزة إصبع واحدة، وبحيث تتميز بخصائص الرعاية في نقطة تقديم الخدمة. وإذا نجحت هذه التقنية، فسيستخدمها الملايين من الناس.لذا فإن تصنيع هذه الأشياء، وتوسيع نطاق إنتاجها واستخدامها في تطبيقات عالية التأثير، هو ما ركزنا عليه وعلى الكثير من الآخرين في هذا المجال مؤخراً. ولكن هنا أرى أن هناك تقدماً كبيراً سيحدث في هذا المجال في إيجاد تطبيقات ذات مغزى لهذه التقنيات في الطب السريري والعلوم البيولوجية، حيث يتم أيضاً استكشاف الأدوات نفسها بطرق ذكية للغاية لمعالجة العمليات البيولوجية الأساسية، مثل استقصاء التفاعلات بين الخلايا، وبحث كيفية استجابة الخلايا للإشارات البيئية، والتحكم في البيئة الدقيقة للخلايا والأنسجة بدقة عالية، وهو ما يمكن استخدامه لاحقاً لفهم العمليات الأساسية التي تنظم الاستجابة البيولوجية. ومن تطبيقات ذلك مفاهيم شبيهة بالمكتبات الحية التي نعمل عليها، حيث سيتم وسم الخلايا بنسائل من الخلايا التي تعطي تقارير عن جينات مختلفة، والتي يمكن وضعها في شبكة مائعية دقيقة معقدة للغاية وتعريضها لآلاف الظروف المختلفة في تجربة واحدة.ويمكنك مراقبة التعبير الجيني في الوقت الحقيقي لهذه الخلايا المميزة بـ spec، حيث تم تمييز مستنسخات مختلفة بجينات مختلفة. ومن وجهة نظري، تكمن إحدى أكبر القضايا الجوهرية في هذا المجال في كيفية ترجمة بعض نتائج العلوم الأساسية أو هذه التقنيات المتطورة، إذا جاز التعبير، إلى علاجات جديدة أو تطبيقات بيولوجية ذات مغزى، فهو مجال متعدد التخصصات للغاية.أنت بحاجة إلى مهندسين، وفيزيائيين، وبيولوجيين، وعلماء بيولوجيا عصبية، وذلك حسب التطبيقات. لذا فإن سد الفجوة بين التخصصات كان، من وجهة نظري، أحد أكبر التحديات. فقد تمت معظم الاكتشافات المبكرة من قبل مهندسين وفيزيائيين دون تدريب جيد أو فهم كافٍ للمشكلات البيولوجية.ولكن في الآونة الأخيرة، وجد علماء الأحياء أيضاً أن هذه الأدوات مثيرة للاهتمام، كما أن الفجوات بين هذه التخصصات المختلفة بدأت تتقلص بشكل ملحوظ خلال السنوات الأخيرة، وذلك بسبب الاهتمام المتزايد سواء من جانب علماء الأحياء أو من جانب المجموعات متعددة التخصصات، مثل مجموعتنا، التي تستكشف تطبيقات هذه الأدوات في الطب السريري وعلم الأحياء. وبالنسبة لي، فإن هذا الجانب متعدد التخصصات يعد أحد القضايا الرئيسية التي تؤثر على ترجمة هذه الأفكار وتطبيقها، أما الجانب الآخر فهو الجسر الرابط بين الأوساط الأكاديمية والصناعة.يتم توليد العديد من هذه الأفكار في الأوساط الأكاديمية، ولكنها تكون معقدة للغاية وتتضمن خلايا وعمليات بيولوجية معقدة، كما تشمل قضايا هندسية وتصنيعية وتعبئة وتغليف معقدة. لذا فإن ترجمة هذه التقنيات إلى تسويق تجاري هي أمر يتطلب اهتماماً بالغاً، ويقع جزء من هذا العبء على عاتق القطاع الصناعي.إن كيفية تحقيق اختراقات جوهرية في الصناعة ليست عملية بسيطة، خاصة عندما يتعلق الأمر بالدراسات السريرية والعينات البيولوجية. لذا، وبالإشارة إلى هاتين المسألتين، فإن الطبيعة متعددة التخصصات لهذا المجال وعملية الانتقال من الأكاديميا إلى الصناعة قد تكونان العقبتين الرئيسيتين اللتين نحتاج إلى معالجتهما في السنوات القادمة. ومع ذلك، هناك العديد من المجموعات التي تعمل على هذه القضايا، وأرى مستقبلاً واعداً للغاية لتطبيقات ما أسميه التقنيات الضئيلة، أي التقنيات الميكروية والنانوية في الطب والبيولوجيا.

development-of-new-therapeutic-applications-using-microfluidics

Research

JoVE Journal

Biology

علم الأحياء

نظهر بروتوكولات لتصنيع وأتمتة polydimethylsiloxane المرنة (PDMS) المستندة صفائف microvalve التي لا تحتاج الى طاقة اضافية لإغلاق وحدات التخزين ميزة تعريف دقيق photolithographically. ويرد موازية subnanoliter الحجم خلاط ووضع نظام متكامل للنضح ميكروفلويديك.

رقائق ميكروفلويديك مع الشواهد صالحة Microvalve المرنة

في هذه المقابلة ، والدكتور Klapperich يناقش تصنيع الأجهزة ميكروفلويديك بالحرارة وتطبيقها من أجل تطوير وسائل التشخيص الجديدة.

ميكروفلويديك طلبات للحصول على تشخيص احدة

وتستخدم أجهزة Millifluidic لتخليق رقابة للمواد متناهية الصغر، والتحليل حل وقت آليات التفاعل والحفز المستمر التدفق.

Millifluidics لتخليق المواد الكيميائية والدراسات الميكنة الوقت لحلها

وقد تم تطوير منصة microchannels على واحد في رقاقة من قبل مجموعة من الفوتوليتوغرافية تقنية reflowable مقاومة للضوء، والطباعة الحجرية الناعمة، وعلى microfluidics. منصة microchannels endothelialized يحاكي ثلاثية الأبعاد (3D) هندسة في الجسم الحي microvessels، يعمل تحت رقابة تدفق نضح المستمر، ويسمح للتصوير عالية الجودة في الوقت الحقيقي، ويمكن تطبيقها للبحوث الاوعية الدموية الدقيقة.

الإجراء لتنمية متعدد عمق التعميم مستعرضة Endothelialized Microchannels على واحد في رقاقة

هنا نقدم بروتوكول لتصميم وتصنيع الاجهزه المخصصة ميكروفلويديك مع الحد الأدنى من الاستثمار المالي والوقت. والهدف من ذلك هو تيسير اعتماد تكنولوجيات ميكروفلوريك في مختبرات البحوث الطبية الحيوية والبيئات التعليمية.

التصنيع السريع للاجهزه المخصصة Microfluidic للبحوث والتطبيقات التعليمية

نحن نقدم نظام microfluidic لدراسات الإنتاجية العالية على آلات الحياة المعقدة ، والتي تتكون من 1500 وحدة ثقافة ، ومجموعة من المضخات التجهر المحسنة ومعامل خلط في الموقع. رقاقة microfluidic يسمح لتحليل الظروف البيئية الدقيقة معقدة للغاية وديناميكية في الجسم الحي.

توليد الظروف البيئية الديناميكية باستخدام جهاز Microfluidic عالي الإنتاجية

يتم توفير بروتوكول لزراعة ومعالجة الأنسجة الجنينية للفأر على رقاقة الموائع الدقيقة. من خلال تطبيق نبضات من معدلات المسار ، يمكن استخدام هذا النظام للتحكم خارجيا في تذبذبات الإشارات للتحقيق الوظيفي في تكوين الماوس somitogenesis.

نهج الموائع الدقيقة للتحقيق الوظيفي لتذبذبات الإشارات التي تحكم تكوين السوميتوجينيسيس

الهدف من هذا البروتوكول هو شرح وإظهار تطوير نموذج ثلاثي الأبعاد (ثلاثي الأبعاد) للفلوريد الدقيق لأنسجة القلب البشرية المنحازة للغاية ، والمكونة من خلايا القلب المشتقة من الخلايا الجذعية التي تشارك في استزراعها مع الخلايا الليفية القلبية (CFs) داخل هيدروجيل حيوي قائم على الكولاجين ، للتطبيقات في هندسة أنسجة القلب ، وفحص الأدوية ، ونمذجة الأمراض.

تطوير أنسجة القلب البشرية المنظمة ثلاثية الأبعاد ضمن منصة ميكروفلويديك

يتم تقديم تصنيع جهاز ثنائي الطبقة قائم على polydimethylsiloxane (PDMS) لإنتاج المكتبات التوافقية في مستحلبات الماء في الزيت (المقابس). يتم تفصيل الأجهزة والبرامج اللازمة لأتمتة إنتاج المكونات في البروتوكول ، كما يتم عرض إنتاج مكتبة كمية من المقابس الفلورية.

جهاز الموائع الدقيقة ثنائي الطبقة لإنتاج المكونات التوافقية

يوضح هذا البروتوكول بالتفصيل تصميم وتصنيع جهاز ميكروفيليديك مناسب للتحقيق في ميكانيكا البوليمرات الأنابيب الدقيقة. يتيح توليف التصنيع الدقيق والتحكم الآلي في التدفق وتقنيات النمذجة الحسابية نظاما مرنا مناسبا بشكل مثالي لاستكشاف الهيكل الخلوي الخلوي في المختبر.

تطوير نهج قائم على الموائع الدقيقة للتحقيق في ميكانيكا البوليمرات الدقيقة

استكشف تطبيقات الهندسة الطبية الحيوية في فهم فسيولوجيا خلايا الدم والاستجابة المناعية الطبيعية. تساعد هذه الطريقة الباحثين على دراسة تنظيم الالتهاب دون تغيير حالة الخلايا الطبيعية.

تطوير تطبيقات علاجية جديدة باستخدام على microfluidics

استكشف المزيد من الفيديوهات