Tradicionalmente, JoVE, The Journal of Visualized Experiments, se ha centrado principalmente en la investigación biomédica y ha desarrollado secciones específicas para Bioingeniería, Medicina Clínica y Traductiva, Inmunología e Infección, y Neurociencia. Este julio, JoVE lanza su sección de Física Aplicada, que incluye una variedad de contenidos desde Física de Plasmas hasta Ciencia de Materiales. Iniciamos esta nueva sección con un artículo destacado de la Universidad de Purdue, donde investigadores del Centro de Fabricación Basada en Láser están estudiando.
La materia existe en tres estados conocidos: sólido, líquido y gaseoso. Si se aplica suficiente energía a un gas, los átomos pueden perder electrones, o ionizarse, para formar un cuarto estado llamado plasma. El plasma es la forma más abundante de la materia, ocupando aproximadamente el 99,999 % del universo visible. Utilizando pulsos láser ultracortos de 100 femtosegundos, o 100 cuatrillonésimas de segundo, nuestros autores demuestran una técnica denominada sombreamiento de bombeo y sonda, que permite visualizar el plasma temprano a medida que evoluciona desde superficies metálicas. Al construir un modelo de simulación, estos investigadores pueden examinar la dinámica del plasma inicial, lo que posibilita una mejor comprensión de cómo la materia se ioniza.
Para la subcategoría de ciencia de materiales de la física aplicada, JoVE se materializa en la Universidad de Michigan, donde investigadores están desarrollando nuevos métodos en microfabricación. Nuestros autores demuestran un método para cultivar microestructuras complejas tridimensionales a partir de nanotubos de carbono, que pueden utilizarse como moldes maestros para reproducir copias en polímeros o materiales biológicos. La microscopía electrónica de barrido revela que los moldes maestros de nanotubos de carbono se reproducen con alta fidelidad en la forma a escala microscópica y en la textura a escala nanométrica en las réplicas poliméricas fabricadas a partir de estos moldes. La tecnología de microfabricación permite realizar operaciones de laboratorio a pequeña escala, esencialmente integrando un laboratorio en un chip.
Al cambiar de Física Aplicada a la fisiología cardíaca, JoVE visita la Universidad George Washington para grabar una preparación Langendorff modificada. JoVE ha publicado varios artículos que demuestran esta preparación fisiológica, que permite que el corazón lata de forma aislada durante horas seguidas. El enfoque implica la perfusión retrógrada del corazón a través de la aorta, lo que cierra la válvula aórtica y fuerza al perfusado oxigenado a través de la circulación coronaria, con el fin de mantener el tejido cardíaco.
Nuestros autores presentan una modificación de esta preparación que consiste en canular la orejuela auricular izquierda, la vena cava inferior y la arteria pulmonar. En este estado, las cuatro cámaras del corazón están canuladas, proporcionando así presiones de carga fisiológicas a ambos ventrículos y eliminando la necesidad de perfundir el corazón en sentido retrógrado a través de la aorta. Por lo tanto, la perfusión del corazón se realiza en la dirección normal, y el corazón proporciona su propia presión para la perfusión coronaria.
Una vez logrado este modelo de corazón funcional biventricular, nuestros autores proceden a configurar la obtención de imágenes de la fluorescencia de la dinucleótido de nicotinamida y adenina, o NADH. Este coenzima, que se encuentra en las mitocondrias, emite fluorescencia en su estado reducido y proporciona una medida de la concentración local de oxígeno, y por tanto del metabolismo cardíaco. Estos investigadores demuestran mediciones de la fluorescencia de NADH durante diferentes frecuencias de estimulación y, de este modo, ilustran el potencial de este modelo fisiológicamente relevante para obtener información sobre las patologías cardíacas.
En nuestra sección de Bioingeniería, JoVE visita la Universidad del Pacífico para un artículo sobre la producción de seda sintética de araña. En 2010, JoVE publicó un artículo del laboratorio de Vierra, que demostró técnicas de microdisección para aislar las 12 glándulas productoras de seda de la araña Viuda Negra. El aislamiento de estas glándulas permite realizar técnicas analíticas con el fin de identificar proteínas específicas de seda de araña. Dado que las arañas son venenosas y caníbales, criarlas para la producción a gran escala de seda de araña no es realista. Por lo tanto, el laboratorio de Vierra transforma bacterias con plásmidos que contienen proteínas de seda y expresa proteínas recombinantes de seda de araña en bacterias.
Este julio en JoVE, el grupo de Vierra nos presenta un método para aislar y purificar la proteína de seda de araña a partir de estas bacterias. Luego nos muestran cómo se hilan en fibras la proteína purificada y demuestran métodos para recolectar estas fibras, así como para evaluar su resistencia. La seda de araña es de gran interés para los científicos de biomateriales debido a su biocompatibilidad y propiedades mecánicas, que la hacen más resistente que el acero de tracción. El laboratorio de Vierra nos ha mostrado la producción a escala de laboratorio de seda de araña, que potencialmente podría extenderse a un proceso de fabricación a gran escala. Este breve resumen sintetiza cuatro de los cincuenta artículos que JoVE publicará este julio. Otras publicaciones destacadas incluyen demostraciones de electroforesis ex ovo en embriones de pollo de etapa tardía, producción de proteínas secretadas a partir de células humanas, y el ex vivo cultivo de cerebros de moscas de la fruta