Historiquement, JoVE, The Journal of Visualized Experiments, s'est principalement concentré sur la recherche biomédicale et a développé des sous-sections en bioingénierie, médecine clinique et translationnelle, immunologie et infectiologie, ainsi qu'en neurosciences. Ce mois de juillet, JoVE lance sa section Physique appliquée, qui couvre un large éventail de contenus allant de la physique des plasmas aux sciences des matériaux. Nous inaugurons cette nouvelle section avec un article remarquable de l'Université Purdue, où des chercheurs du Centre de fabrication assistée par laser mènent des études.
La matière existe sous trois états familiers : solide, liquide et gazeux. Si un gaz reçoit suffisamment d'énergie, les atomes peuvent perdre des électrons, ou s'ioniser, pour former un quatrième état appelé plasma. Le plasma constitue la forme de matière la plus abondante, occupant environ 99,999 % de l'univers visible. En utilisant des impulsions laser ultracourtes de 100 femtosecondes, soit 100 quadrillionièmes de seconde, nos auteurs démontrent une technique appelée ombrographie pompe-sonde, qui permet de visualiser le plasma précoce au fur et à mesure de son évolution à partir de surfaces métalliques. En élaborant un modèle de simulation, ces chercheurs peuvent examiner la dynamique du plasma initial, permettant ainsi une meilleure compréhension de la manière dont la matière s'ionise.
Pour la sous-catégorie des sciences des matériaux en physique appliquée, JoVE prend forme à l'Université du Michigan, où des chercheurs développent de nouvelles méthodes en microfabrication. Nos auteurs démontrent une méthode permettant de faire croître des microstructures complexes tridimensionnelles à partir de nanotubes de carbone, qui peuvent être utilisées comme moules maîtres pour produire des répliques en polymères ou en matériaux biologiques. La microscopie électronique à balayage révèle que les moules maîtres en nanotubes de carbone sont reproduits avec une grande fidélité quant à leur forme à l'échelle microscopique et leur texture à l'échelle nanométrique dans les répliques polymériques obtenues à partir de ces moules. La technologie de microfabrication permet d'effectuer des opérations de laboratoire à petite échelle – ce qui revient essentiellement à intégrer un laboratoire sur une puce.
Passant de la physique appliquée à la physiologie cardiaque, JoVE se rend à l'Université George Washington pour filmer une préparation Langendorff modifiée. JoVE a publié plusieurs articles démontrant cette préparation physiologique, qui permet au cœur de battre isolément pendant plusieurs heures d'affilée. L'approche consiste en une perfusion rétrograde du cœur par l'aorte, ce qui ferme la valve aortique et force le perfusat oxygéné à circuler dans la circulation coronaire afin de maintenir le tissu cardiaque.
Nos auteurs présentent une modification de cette préparation qui consiste à canuler l'appendice auriculaire gauche, la veine cave inférieure et l'artère pulmonaire. Dans cet état, les quatre cavités cardiaques sont canulées, fournissant ainsi des pressions de charge physiologiques aux deux ventricules, et éliminant la nécessité de perfuser le cœur en sens rétrograde par l'aorte. La perfusion du cœur s'effectue donc dans le sens normal, et le cœur fournit lui-même la pression nécessaire à la perfusion coronaire.
Une fois ce modèle cardiaque biventriculaire fonctionnel obtenu, nos auteurs procèdent à la mise en place de l'imagerie de la fluorescence de la nicotinamide adénine dinucléotide, ou NADH. Ce coenzyme, présent dans les mitochondries, émet une fluorescence à l'état réduit et fournit une indication de la concentration locale en oxygène, et donc du métabolisme cardiaque. Ces chercheurs démontrent des mesures de la fluorescence du NADH à différentes fréquences de stimulation, illustrant ainsi le potentiel de ce modèle physiologiquement pertinent pour fournir des informations sur les pathologies cardiaques.
Dans notre section Bioingénierie, JoVE se rend à l'Université du Pacifique pour un article portant sur la production de soie synthétique d'araignée. En 2010, JoVE avait publié un article du laboratoire Vierra, qui démontrait des techniques de microdissection permettant d'isoler les 12 glandes productrices de soie de l'araignée veuve noire. L'isolement de ces glandes permet d'effectuer des analyses afin d'identifier des protéines spécifiques de la soie d'araignée. Comme les araignées sont venimeuses et cannibales, leur élevage en vue d'une production à grande échelle de soie d'araignée n'est pas réaliste. Par conséquent, le laboratoire Vierra transforme des bactéries avec des plasmides contenant des protéines de soie et exprime des protéines de soie d'araignée recombinantes dans des bactéries.
Ce mois de juillet dans JoVE, le groupe de Vierra nous présente une méthode permettant d'isoler et de purifier la protéine de soie d'araignée à partir de ces bactéries. Ils montrent ensuite comment la protéine purifiée est filée en fibres et décrivent les méthodes de collecte de ces fibres, ainsi que d'évaluation de leur résistance. La soie d'araignée intéresse fortement les chercheurs en biomatériaux en raison de sa biocompatibilité et de ses propriétés mécaniques, qui la rendent plus résistante que l'acier à traction équivalente. Le laboratoire de Vi游戏副本 ex vivo culture de cerveaux de drosophiles