Name: BioMEMS: Forging שיתופי פעולה חדשים בין ביולוגים ומהנדסים (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2007-11-01T00:54:37.000+00:00
Duration: 7 min 26 s
Description: למד פיתוח מכשירי BioMEMS ומיקרו-זרימה למחקר עצבים ותאי גזע באמצעות שיטות מיניאטוריזציה מתעשיית המעגלים המשולבים. שיטה זו מאפשרת שליטה מדויקת בסביבת התאים ושיפור הניסויים הביולוגיים.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

למחברים אין ניגודי עניינים להצהיר עליהם.

biomems: forging שיתופי פעולה חדשים בין ביולוגים ומהנדסים

BioMEMS: Forging New Collaborations Between Biologists and Engineers

וידאו זה מתאר את ייצור ושימוש במכשיר microfluidic למערכת התרבות המרכזית (CNS) נוירונים עצבים. מכשיר זה תואם מיקרוסקופיה לחיות תא אופטי (בניגוד DIC ושלב), כמו גם confocal ואת שתי גישות מיקרוסקופיה פוטון. שיטה זו משתמשת דיוק יצוק חלקי פולימר ליצור תרבות מיניאטורי רב תא תא עם בידוד fluidic. תאים עשויים ערוצי זעיר עם ממדים כי הם גדולים מספיק כדי נוירונים תרבות מבוקר היטב microenvironments fluidic. נוירונים יכול להיות מתורבת במשך 2-3 שבועות בתוך המכשיר, לאחר מכן הם יכולים להיות קבועים מוכתם עבור immunocytochemistry. מדורים axonal ו somal יכול להישמר fluidically מבודדים אחד מהשני באמצעות הבדל קטן הלחץ ההידרוסטטי, תכונה זו ניתן להשתמש כדי למקם עלבונות מסיסים לתא אחד עד 20 שעות לאחר כל שינוי בינוני. הבידוד מאפשר Fluidic אוסף של שבריר axonal טהור ניתוח ביוכימי ידי PCR. המכשיר microfluidic מספק פלטפורמה וישימה מאוד עבור מחקר מדעי המוח עשויים למצוא יישומים פציעה דוגמנות CNS ו ניוון מוחיים.

BioMEMS: Forging שיתופי פעולה חדשים בין ביולוגים ומהנדסים

סרטון זה מתאר את הייצור והשימוש במכשיר מיקרופלואידי לתרבית של נוירונים ממערכת העצבים המרכזית (CNS). מכשיר זה תואם ל...

שמי ניולי ג'ון ואני מהמחלקה להנדסה ביו-רפואית באוניברסיטת קליפורניה, ארווין. המחקר שלי עוסק בפיתוח מכשירים ביו-רפואיים חדשניים ומכשירים מיקרו-פלואידיים למחקרי מדעי המוח ותאי גזע. מיקרו-פלואידיקה היא תחום חדש יחסית שהתפתח במהלך חמש עד עשר השנים האחרונות, והיא משתמשת ברבות מהטכניקות והמומחיות שפותחו עבור תעשיית המעגלים המשולבים.מה שאנו עושים הוא להשתמש בשיטות ובגישות המיניאטוריזציה שפותחו עבור מעגלים משולבים כדי לייצר התקנים קטנים עם תעלות ומאגרים קטנים, ולהשתמש בהם עבור יישומים בביולוגיה של התא. באופן מסורתי, רוב הניסויים הביולוגיים בוצעו בקנה מידה של צלחת פטרי. לכן, עבור התאים, כאשר בוחנים תא, שקוטרו הוא כ-10 microns, למעשה יש לנו תא קטן הטבול בנפח גדול של נוזל.באמצעות התקנים מיקרופלואידיים, אנו יכולים לשלוט בסביבות סביב התא. התקשורת בין תא לתא, כמו גם השפעתם של גורמים ממיסים, ניתנות לבקרה מדויקת הרבה יותר מאשר ביצוע הניסוי בקנה מידה גדול יותר בצלחת פטרי. לכן, פיתוחים חדשים אלו בתחום המיקרופלואידיקה מבטיחים רמה גבוהה של שליטה והדירות בהשוואה לשיטות קונבנציונליות.המחקר שלנו בשימוש במכשירים מיקרופלואידיים לחקר הגירה של תאים כולל פיתוח מכשירים חדשים המסוגלים לשמר מדרג (gradient) קבוע של גורמים מסיסים מעל התאים, כך שנוכל לבחון כיצד התאים מגיבים לגורמי גדילה או כימוקינים שונים. דבר זה דורש בקרה מדויקת של זרימת נוזלים מעל קבוצה של תאים או תאים בודדים, דבר שהוא חשוב ויסודי ברוב התהליכים הביולוגיים, כגון מורפוגנזה, גרורות של סרטן ותגובה של תאי מערכת החיסון. בדומה לאותם מכשירים מיקרופלואידיים ליצירת מדרגים, פיתוח מכשירים לגידול נוירונים, ובמיוחד נוירונים של המחשב (com neurons), מהווה פיתוח חדש בתחום המיקרופלואידיקה.באמצעות התקנים אלו, אנו יכולים לבודד ולטהר פראקציות אקסונליות וכן להשיג מבנים מקוטבים מאוד. במקרה זה, בהשוואה לבדיקות קונבנציונליות כגון void and chambers, שבהן היה לעיתים קושי למנוע דליפות וקשיים ניסיוניים אחרים, התקנים מיקרו-פלואידיים מציעים תוצאות הניתנות לשחזור רב יותר באופן כללי, ובמקביל מספקים פלטפורמה תואמת-אופטית המאפשרת ביצוע מיקרוסקופיה ברזולוציה גבוהה.מכשיר זה משמש לביצוע ניסויים לבחינת אופן התרחשותו של הובלה אקסונלית. באמצעות מכשיר תרבית נוירונלית מיקרופלואידי חדש זה, רבים מהשותפים למחקר שלנו ברחבי המדינה בוחנים מודלים שונים של מחלות ניווניות של מערכת העצבים, כגון מחלת אלצהיימר, מחלת פרקינסון ו-ALS. היה לי מזל רב לשתף פעולה עם שותפים מצוינים במחלקות למדעי המוח ופתולוגיה כאן ב-UC Irvine. אני משתף פעולה באופן הדוק עם Car Kaman Stewart, Ed Monki והמעבדה של Lisa Flanagan.שיתופי הפעולה שלנו כוללים פגישות קבועות בניסיון לזהות את הבעיות עימן מתמודדים הביולוגים. בפגישות קבועות אלו, אנו מגלים שלמרות קיומם של כלים קונבנציונליים זמינים, עדיין קיימים יישומים רבים שבהם אנו, כמהנדסים ביו-מדיים, יכולים לתרום תפקיד משמעותי בשיפור ובהבנה של המחקר הביו-מדי. כך למשל, שיתוף הפעולה שלנו עם המעבדה של ד"ר Monki וד"ר Flanagan במהלך חמש השנים האחרונות היה פורה מאוד.ראשית, הסטודנטים שלנו יכולים ללמוד כיצד לעבוד בשיתוף פעולה הדוק עם קבוצות ממקצועות מדעיים שונים. ובמקביל, זכינו להתמודד עם בעיות בביולוגיה של תאי גזע. לדוגמה, גידול והבדלה של תאי גזע בתוך מכשירים מיקרופלואידיים הציעו נקודת מבט חדשה על האופן שבו תאי גזע מתנהגים במודל של גרדיאנט של מורפוגן כגון BMP.ואני חושב שסוג זה של שיתוף פעולה יהיה חלק חשוב מהמדע בעתיד, ככל שיותר ויותר מהנדסים יגלו עניין במחקר ביו-רפואי. ובמקביל, כאשר הצורך בכלים חדשים בעלי יכולות חדשות בתחומי מדעי העצבים ומדעי הביולוגיה האחרים גדל, אני צופה שיהיו שיתופי פעולה פוריים רבים שיקדמו משמעותית את תחום המחקר הביו-רפואי. יתר על כן, אני חושב שתחום המיקרופלואידיקה והביו-ממסים נמצא בשלב מרגש.מפותחים יישומים חדשים רבים כמעט מדי יום. אני צופה שבעוד חמש שנים יהיו הרבה יותר ביולוגים שישתמשו בסוגי מכשירים אלו למחקר יוממי, לניסויים שגרתיים, לבדיקת נדידת תאים או למטרות מיוחדות אחרות. מכיוון שמכשירים אלו מציעים יתרונות רבים לעומת שיטות מסורתיות המבוססות על תרביות בצלחות פטרי, אני סבור שהדמיון הוא הגבול היחיד לפיתוח סוגים חדשים של יישומים.ואני מאמין ששיתוף פעולה הדוק עם ביולוגים יוביל לפיתוח סוגים חדשים של מכשירים, אשר ימלאו תפקיד משמעותי בהתקדמות עתידית של המחקר הביו-רפואי.

biomems-forging-new-collaborations-between-biologists-and-engineers

Research

JoVE Journal

Biology

ביולוגיה

BioMEMS וביולוגיה נייד: היבטים ויישומים

מיקרו בקנה מידה הנדסה לביולוגיה של התא

ב רבים בעבר במערכות חוץ גופית תרבות - בעיקר בתרבויות monolayer - סבלו לעתים קרובות החיסרון כי תאים ראשוניים הבדיל היה קצר יחסית אורך חיים ו-de הבדיל במהלך התרבות. כתוצאה מכך, את רוב הפונקציות איבר ספציפי שלהם אבדו במהירות. לפיכך, על מנת לשחזר תנאים טובים יותר עבור תאים אלה במבחנה, שינויים והתאמות שנעשו בתרבויות monolayer קונבנציונאלי.

ראיון: bioreactors ועלו-Modified-3D פיגומים למחקר בתאי גזע

מאמר זה מתאר גישה biofabrication: בתצהיר של גירויים, תגובה סוכרים בנוכחות אלקטרודות משוחדים ליצור סרטים ביולוגית אשר יכולה להיות פונקציונליות עם תאים או חלבונים. אנחנו מדגימים אסטרטגיה הספסל העליון לדור של סרטים כמו גם השימושים הבסיסיים ליצירת משטחים biofunctionalized אינטראקטיביים עבור מעבדה על שבב יישומים.

גישור ממשק ביו אלקטרונית עם Biofabrication

אוריגמי DNA הוא שיטה רב עוצמה לבודת עצמים ננומטריים מדויקים על ידי תכנות ההרכבה העצמית של מולקולות DNA. כאן, אנו מתארים איך יכול להיות מנוצלים-DNA אוריגמי לעצב רובוט רובוטי מסוגלים לחוש סימנים ביולוגיים ולהגיב בצורת הסטה, לאחר מכן הועברה לאפקט רצוי.

עיצוב רובוט ביו תגובה מ-DNA אוריגמי

מאמר זה מציג סדרה של פרוטוקולים לפיתוח תאים מהונדסים ומשטחים פונקציונליים המאפשרים מהונדס חיידק סינטטי לשלוט ולטפל משטחי חומר לתכנות.

באמצעות ביולוגיה סינתטית מהנדס תאים חיים המתממשקות חומרים לתכנות

מאמר זה מתאר שיטה להפיכת מדפסת תלת-ממד מסחרית בעלות נמוכה למדפסת תלת-ממדית חיידקית, היכולה להקל על הדפסה של מאפייני בדוגמת מילוי. כל ההיבטים הנחוצים של הכנת הביופלקטר והביו-דיו מתוארים, כמו גם שיטות אימות להערכת היווצרות ביואילאמים.

המשך תלת-מימדי של ביוריאמים מהונדסים עם מעשה-זה-בעצמך ביורינטר

הבנת המבנים הפיזיולוגיים והאנטומיים הייחודיים של תמנונים יכולה להשפיע מאוד על המחקר הביו-רפואי. מדריך זה מדגים כיצד להקים ולתחזק סביבה ימית כדי להכיל מין זה וכולל הדמיה חדשנית וגישות אנליטיות כדי לדמיין את האנטומיה והתפקוד של מערכת העצבים של התמנון.

הקמת מערכת אקולוגית של תמנון למחקר ביו-רפואי וביו-הנדסה

רקמות לב תלת-ממדיות שהונדסו ביולוגית באמצעות קרדיומיוציטים שמקורם בתאי גזע התגלו כמודלים מבטיחים לחקר שריר הלב האנושי הבריא והחולה במבחנה תוך שחזור היבטים מרכזיים של נישת הלב הטבעית. כתב יד זה מתאר פרוטוקול לייצור וניתוח רקמות לב מהונדסות בעלות תוכן גבוה שנוצרו מקרדיומיוציטים פלוריפוטנטיים המושרים על ידי תאי גזע המושרים על ידי בני אדם.

תכנון ביוריאקטור לשיפור איסוף הנתונים והפקת מודלים של רקמות לב מהונדסות

ג'פרי ד 'רוטשטיין מדבר על פתולוגיה המנגנונים טרשת לרוחב amyotrophic ALS, התקדמות במחקר ה-ALS, אסטרטגיות הנוכחית לקראת פיתוח של טיפולים.

ALS - מחלת Motor Neuron: מנגנון ולפיתוח טיפולים חדשים

למד פיתוח מכשירי BioMEMS ומיקרו-זרימה למחקר עצבים ותאי גזע באמצעות שיטות מיניאטוריזציה מתעשיית המעגלים המשולבים. שיטה זו מאפשרת שליטה מדויקת בסביבת התאים ושיפור הניסויים הביולוגיים.

BioMEMS: Forging שיתופי פעולה חדשים בין ביולוגים ומהנדסים

גלה סרטונים נוספים