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2014 年 4 月: JoVE 本月专题 - ACL 撕裂的生物工程、昆虫运动背后的神经科学、农作物的改进基因工程和合成秘密墨水

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2014年4月3日

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本文内容

摘要

以下是 2014 年 4 月刊 JoVE:可视化实验杂志》中的内容。

在 生物工程部分,我们有一篇视频文章,研究了前交叉韧带 (ACL),这对于在旋转或种植时保持膝关节稳定至关重要。前交叉韧带撕裂或断裂是所有严重膝关节损伤中最常见的一种,尤其是在运动员中,即使是部分撕裂也会损害膝关节的稳定性和功能。由于前交叉韧带撕裂无法自行愈合,因此通常通过手术治疗,有时使用从患者自身身体或尸体上移植的肌腱重建韧带。每年,美国都会进行超过 100,000 例 ACL 重建。撕裂的韧带通常作为手术废物丢弃,但 Gupta 等人将它们视为可能修复 ACL 的宝贵细胞来源。他们开发了一种收获和扩增人类 ACL 衍生细胞的方法,然后将它们在支架上生长以形成组织工程斑块。在扫描电子显微镜下,工程基质表现出良好的细胞粘附和生长。这种技术可能会导致加强受损韧带和增强 ACL 修复的方法,特别是对于那些希望保持运动生活方式的人。

在 神经科学部分,我们研究了昆虫的运动控制,昆虫是地球上最运动的生物之一。它们特别擅长适应地形的突然变化,因此科学家们对将神经活动与昆虫的行为联系起来感兴趣。Guo 等人。已经开发了一种记录盘状蟑螂(也称为热带蟑螂)在探索竞技场或遇到导致它们改变路线的障碍时的大脑活动的方法。作者还演示了如何收集数据进行后续分析,这可能会深入了解行为的神经控制。

在 JoVE 环境中,我们介绍了一种在植物中瞬时基因表达的技术。为了在细胞的特定部分表达基因产物,植物通常具有一个基因的多个拷贝,并在不同的细胞器(如叶绿体和过氧化物酶体)或胞质溶胶中分别表达它们。因此,基因工程师可能必须靶向多个重复基因来纵不同细胞部分的表达。为了解决这个问题,Mattozzi 等人使用了一种新的多细胞器靶向方法,该方法利用了选择性剪接的 mRNA,这些 mRNA 被发送到细胞中的不同位置。靶向构建体是使用 Gibson 组装(一种一步克隆方法)设计的,然后使用基因枪递送。该技术在基因设计方面提供了极大的灵活性,可应用于农业或环境中的大规模选择性基因工程。

在 化学部分,我们刊登了一篇文章,该文章使用现代化学技术研究了古代社会合成的两种亮蓝色颜料。四硅酸钙铜,俗称埃及蓝,被认为是第一种合成颜料,早在第四王朝(约公元前 2500 年)就在埃及使用,这是金字塔建造时代的鼎盛时期。四硅酸钡铜,又称汉蓝,后来在周初期或青铜时代(公元前 1045-771 年)的鼎盛时期在中国发展起来。如今,科学家们对这两种颜料的强近红外 (NIR) 发射特性感兴趣,这些特性可用于光学传感器。与此应用相关的是将四硅酸铜剥离成 2D 单层或纳米片的能力。Johnson-McDaniel 和 Salguero 演示了如何合成这两种四硅酸铜颜料并将其剥离成单层纳米片。埃及蓝在热水中搅拌时会自发脱落成单层,而汉蓝需要在有机溶剂中进行超声处理。我们的作者表明,这两种颜料的块状和纳米片状都是很强的近红外发射器,其潜在应用范围从安全油墨到生物医学成像。

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