القلب القائم على خلايا العضلات المحرك و بيوبوبوت الاستقرار الذاتي - الجزء 2

الهدف العام من هذه الدراسة هو ملء الأجهزة الدقيقة بخلايا عضلة القلب وتوصيف الخصائص الكيميائية الحيوية والميكانيكية الحيوية للخلايا على هذه الأجهزة بالإضافة إلى أدائها بمرور الوقت. يمكن بسهولة تعديل المادة الموضحة هنا للتجارب الأخرى التي تتطلب إضافة خلايا عالية الكثافة على الأجهزة الدقيقة. الميزة الرئيسية للمشغل الحيوي الذي تم تطويره في هذا الفيديو هي أنه يمكن اعتماده بسهولة لتحديد قوى تقلص الخلية لأي نوع آخر من الخلايا.

يمكن استخدامه أيضا لدراسة التغيرات في الخصائص الميكانيكية الحيوية للخلايا الجذعية أثناء خضوعها للتمايز. يعد العرض المرئي لهذه الطريقة أمرا بالغ الأهمية حيث يصعب تعلم خطوات بذر الخلايا من خلال الأوصاف من النصوص. يجب إجراؤها بشكل صحيح لضمان ارتباط الخلايا المتقاربة على أذرع الكابولية وهو أمر ضروري للوظيفة البيولوجية المناسبة.

وسيكون عرض الإجراء نيراجها ناجاراجان من مختبري. باستخدام الروبوت الحيوي ، ابدأ في قارورة T25. استخدم مغناطيسا لتثبيته في مكانه في الجزء السفلي من القارورة.

المغناطيس غير ضروري للمشغلات البيولوجية لأنها لن تتحرك بسبب وزن الخرزة الزجاجية في القاعدة. قم بلف لوح بلاستيكي مربع صغير لاستخدامه كقمع وضع القمع المعقم فوق المشغلات في الروبوتات الحيوية. اضبط القطر في الطرف الأوسع ليناسب الجهاز والارتفاع بحيث يتناسب بشكل مريح عند شد الجزء العلوي من القارورة.

استخدم قارورة منفصلة لاختبار وضبط ملاءمة القمع. سيضمن الملاءمة المريحة للقمع عدم وجود تسرب للخلايا كما هو مذكور في بقية الوسائط. هذا ضروري لتوفير تغطية متجانسة للذراع الكابولي.

مع وجود القمع في مكانه ، قم بإعادة تعليق خلايا عضلة القلب في DMEM الكامل بكثافة 16 مليون خلية لكل مليلتر وإسقاط 400 ميكرولتر من التعليق ببطء على الأجهزة من خلال كل قمع. بعد ذلك ، حرك القوارير ببطء مرة أخرى إلى الحاضنة دون إزعاج الأجهزة أو مسارات التحويل بداخلها. اسمح للخلايا بالالتصاق لمدة 24 ساعة عند 37 درجة مئوية.

بعد فترة الحضانة ، قم بإزالة القمع ببطء. اغسل العينات برفق باستخدام PBS وأعد ملء كل قارورة ب 10 مل من DMEM الطازج الكامل. بعد ذلك ، قم بإزالة المغناطيس من الروبوت الحيوي بحيث يكون طافيا على قدميه وضع القوارير مرة أخرى في الحاضنة.

قم بتركيب كاميرا مزودة بعدسة تكبير في الحاضنة لتصور الأجهزة في الثقافة. ثم أضف شريط إضاءة LED لاستخدامه كمصدر للضوء. بعد ذلك ، قم بتوصيل الكاميرا بجهاز كمبيوتر وافتح برنامج التصوير.

بمجرد دخولك إلى البرنامج ، انقر فوق صورة الكاميرا في ملف علامة التبويب لفتح جميع خيارات الكاميرا واختيار الكاميرا المتصلة. من قائمة علامات التبويب، اختر مباشر وقم بتركيز الصورة يدويا عن طريق ضبط قرص العدسة. بعد ذلك ، حدد اقتصاص منطقة الاهتمام من اللوحة العلوية.

بعد ذلك ، ارسم مستطيلا يدويا في إطار الفيديو الذي يحيط بجهاز المشغل البيولوجي وأذرع الكابولية لتحديد منطقة الاهتمام. في حالة الروبوتات الحيوية ، التقط الشاشة بأكملها لتسجيل حركة السباحة للجهاز. بعد ذلك ، حدد إعدادات الكاميرا واضبط معدل الإطارات عن طريق ضبط نسبة التعريض الضوئي والبكسل للصورة الحية.

اضبط معدلات الإطارات على حوالي 30 إطارا في الثانية. أخيرا ، انقر فوق زر التسجيل لبدء تسجيل مقاطع الفيديو. افتح برنامج البرمجة بالنقر فوق الرمز.

بمجرد التحميل ، انقر فوق ملف ، افتح ، وحدد ملف البرنامج النصي m لتشغيل تحليل الصور. تأكد من أن صور TIF المسجلة وإصدارات AVI الخاصة بها موجودة في نفس المجلد مثل الملف m ثم انقر فوق تشغيل لتشغيل البرنامج النصي. اضغط على تشغيل لبدء البرنامج الفعلي.

بمجرد التشغيل ، انقر فوق اذهب إلى زر وحدد موقع ملف TIF أو AVI الذي سيتم تحليله. ثم انقر فوق الزر الأساسي. حدد النقطة التي يتم فيها توصيل الكابول بالقاعدة في الأعلى واضغط على Enter.

سيؤدي هذا إلى وضع علامة مربعة على الصورة لكل إطار للإشارة إلى موقع قاعدة الكابولي. بعد ذلك ، انقر فوق الزر مقياس ثم انقر يدويا على حافة واحدة من الخرزة الزجاجية. أحضر مؤشر الماوس إلى الجانب الآخر من الخرزة الزجاجية واضغط على Enter.

سيؤدي هذا إلى رسم خط يقيس قطر الخرزة الزجاجية وسيربط القطر بالبكسل المعروض. انقر فوق الزر تحليل. ثم انقر على طول الكابول على مسافة قصيرة من علامة المربع الأولى التي تمثل قاعدة الكابولي.

استمر في النقر على طول الكابول بما في ذلك الطرف واضغط على Enter عند الانتهاء. سيؤدي هذا إلى وضع علامة X على كل نقطة يتم النقر عليها على الكابولي. أخيرا ، تحقق مما إذا كانت الدائرة المتراكبة تتعقب بشكل صحيح ملف تعريف الكابولي.

إذا كان هذا صحيحا ، فانقر فوق زر الإطار التالي. سيؤدي هذا إلى التبديل إلى الإطار التالي في ملف TIF. كرر هذه العملية لجميع الإطارات.

بمجرد معالجة جميع الإطارات ، انقر فوق الزر "تصدير". ابدأ بفتح برنامج تحليل الصور وتحميل ملف فيديو الروبوت الحيوي للسباحة. ثم افتح برنامج جدول البيانات.

في فيديو biorobot الذي تم تحميله ، حدد مرجع الحجم مثل الخرزة الزجاجية. استخدم أداة Straight لرسم خط عبر الخرزة الزجاجية. ثم انقر فوق تحليل وحدد تعيين المقياس.

قم بتعيين حقل المسافة المعروفة إلى 3 ، 000 ميكرومتر وانقر فوق موافق. اختر نقطة على جهاز لا تتأرجح بين الإطارات لتكون بمثابة علامة وسجل إحداثيات X و Y لهذه النقطة في جدول البيانات. ارجع إلى نافذة برنامج تحليل الصور واضغط على مفتاح السهم الأيمن للتغيير إلى الإطار التالي. أشر إلى العلامة مرة أخرى وسجل إحداثيات X وY الجديدة في جدول البيانات.

كرر هذه العملية لجميع الإطارات واستخدم البيانات لتحليل حركة الروبوت الحيوي كما هو موضح في بروتوكول النص المصاحب. تم استخراج الضغوط الساكنة والديناميكية للمشغل من الإجهاد السطحي كل يوم. الإجهاد الساكن هو الإجهاد الانقباضي الذي تظهره الخلايا على السطح في حالة الراحة والإجهاد الديناميكي هو الإجهاد الناتج عن الخلايا عند أقصى انكماش.

مع نضوج الخلايا في الثقافة ، لوحظت زيادة تدريجية في الضغوط الساكنة والديناميكية بمرور الوقت. أظهروا قوة جر خلوية قصوى تبلغ 50 مللي نيوتن لكل متر وقوة انكماش قصوى تبلغ حوالي 165 مللي نيوتن لكل متر في اليوم السادس. بالتوازي مع الضغوط الساكنة والديناميكية ، تزداد أيضا علامات نضوج خلايا عضلة القلب ونموها وانتشارها وترابط الخلايا حتى اليوم السادس.

بناء على تحليل الفيديو ، تظهر هنا مقارنة متوسط سرعة السباحة وتردد الضرب والمسافة المقطوعة لكل ضربة لثلاثة روبوتات حيوية ذات ملامح سباحة مختلفة. على الرغم من أن الروبوتات الحيوية العمودية لها أصغر تردد ضرب ، إلا أنها أظهرت أعلى سرعة سباحة ومسافة مقطوعة. بعد مشاهدة هذا الفيديو ، يجب أن يكون لديك فهم جيد لكيفية زرع خلايا عضلة القلب على أجهزة دقيقة يمكن أن تعمل كمشغلات بيولوجية وروبوتات حيوية.

توضح عملية الحصول على الصور وتحليل البيانات اللاحق الموصوف في هذا الفيديو طريقة ملائمة لتوصيف سلوك الخلية بالإضافة إلى أداء الجهاز. أثناء محاولة هذا الإجراء ، من المهم أن تتذكر أن عمر خلايا عضلة القلب محدود وأن نشاط الخلايا يبلغ ذروته في اليوم السادس. بعد ذلك ، ينخفض بمرور الوقت.