Históricamente, JoVE, The Journal of Visualized Experiments, se ha centrado principalmente en la investigación biomédica y ha desarrollado subsecciones para Bioingeniería, Medicina Clínica y Traslacional, Inmunología e Infección, y Neurociencia. Este mes de julio, JoVE lanza su sección de Física Aplicada, que incluye una gama de contenidos que van desde la Física del Plasma hasta la Ciencia de los Materiales. Comenzamos la nueva sección con un artículo notable de la Universidad de Purdue, donde están estudiando los investigadores del Centro de Fabricación Basada en Láser.
La materia existe en tres estados conocidos: sólido, líquido y gaseoso. Si un gas es golpeado con suficiente energía, los átomos pueden perder electrones, o ionizarse, para formar un cuarto estado llamado plasma. El plasma es la forma más abundante de materia; ocupando alrededor del 99,999% del universo visible. Utilizando pulsos láser ultracortos de 100 femtosegundos, o 100 cuatrillonésimas de segundo, nuestros autores demuestran una técnica llamada sombreadografía de sonda de bomba, que permite visualizar el plasma temprano a medida que evoluciona a partir de superficies metálicas. Mediante la construcción de un modelo de simulación, estos investigadores pueden examinar la dinámica temprana del plasma, lo que permite una mejor comprensión de cómo se ioniza la materia.
Para la subcategoría de ciencia de materiales de la física aplicada, JoVE se materializa en la Universidad de Michigan, donde los investigadores están desarrollando nuevos métodos en microfabricación. Nuestros autores demuestran un método para cultivar microestructuras complejas y tridimensionales a partir de nanotubos de carbono, que se pueden utilizar como moldes maestros para fundir réplicas a partir de polímeros o materiales biológicos. La microscopía electrónica de barrido revela que los moldes maestros de nanotubos de carbono se reproducen con alta fidelidad en forma de microescala y textura a nanoescala en las réplicas de polímero hechas a partir de estos moldes. La tecnología de microfabricación permite que las operaciones de laboratorio se realicen a pequeña escala, esencialmente colocando un laboratorio en un chip.
Pasando de la física aplicada a la fisiología cardíaca, JoVE visita la Universidad George Washington para capturar una preparación de Langendorff modificada. JoVE ha publicado varios artículos que demuestran esta preparación fisiológica, que permite que el corazón lata de forma aislada durante horas. El enfoque implica la perfusión retrógrada del corazón, a través de la aorta, que cierra la válvula aórtica y fuerza la perfusión oxigenada 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 la canulación del apéndice auricular izquierdo, la vena cava inferior y la arteria pulmonar. En este estado, las cuatro cámaras del corazón están canuladas, lo que proporciona presiones de carga fisiológica a ambos ventrículos y elimina la necesidad de perfundir retrógradamente el corazón 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 que se logra este modelo de corazón biventricular funcional, nuestros autores proceden a configurar la imagen de la fluorescencia de nictonamida adenina dinucleoutida, o NADH. Esta coenzima, que se encuentra en las mitocondrias, emite fluorescencia en su estado reducido y proporciona una lectura de la concentración local de oxígeno y, por lo tanto, del metabolismo cardíaco. Estos investigadores demuestran las mediciones de la fluorescencia del NADH durante diferentes velocidades de estimulación y, por lo tanto, ilustran el potencial de este modelo fisiológicamente relevante para proporcionar información sobre las patologías cardíacas.
En nuestra sección de Bioingeniería, JoVE visita la Universidad del Pacífico para un artículo sobre la producción de seda de araña sintética. En 2010, JoVE publicó un artículo del laboratorio Vierra, que demostraba 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 la seda de araña. Debido a 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 mes de julio en JoVE, el grupo Vierra nos lleva a través de un método para aislar y purificar la proteína de seda de araña de estas bacterias. A continuación, nos muestran cómo se convierte la proteína purificada en fibras y demuestran los métodos para recolectar estas fibras, así como la evaluación de 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 fuerte que el acero a tracción. El laboratorio de Vierra nos ha mostrado la producción de seda de araña a escala de laboratorio que potencialmente puede extenderse a un proceso de fabricación a gran escala. Este breve resumen resume cuatro de los cincuenta artículos que JoVE publicará este mes de julio. Otras publicaciones notables incluyen demostraciones de electroporación ex ovo en embriones de pollo en etapa tardía, producción de proteínas secretadas a partir de células humanas y el cultivo ex vivo de cerebros de moscas de la fruta.