Un nuovo flusso di lavoro per il campionamento e la digitalizzazione dei nuclei di incremento
27 settembre 2024
Presentiamo un protocollo per utilizzare montature stampate in 3D per fissare i nuclei di incremento sul campo senza la necessità di disimballarli e incollarli su supporti di legno. Il nuovo supporto GSC consente di posizionare i nuclei in un microtomo per tagliarne la superficie e trasferirli direttamente all'acquisizione di immagini digitali.
Sviluppando nuovi dispositivi intendiamo spingere i confini nella ricerca sugli anelli degli alberi. L'applicazione di software di modellazione 3D e stampanti 3D consente uno sviluppo rapido ed economico di nuovi dispositivi. Uno di questi è il sistema di acquisizione delle immagini, Skippy, che consente di digitalizzare la superficie di incremento del corso in alta risoluzione e in breve tempo.
Di solito, quando si campiona in dendroecologia, dendrogeomorfologia o dendroclimatologia, si campionano alberi in regioni remote come regioni ad altissima latitudine e dove anche le condizioni climatiche sono rigide. Quindi risparmiare tempo è molto importante e adottando questo protocollo risparmieremo tempo, che è denaro. L'applicazione del nostro protocollo consentirà di produrre set di dati più grandi in tempi più brevi.
Panoramica
Questo articolo presenta un protocollo per l'utilizzo di supporti stampati in 3D per fissare i nuclei incrementali sul campo, semplificando il processo di preparazione dei campioni per l'analisi. L'innovativo supporto GSC facilita il trasferimento diretto a un microtomo per core per immagini ad alta risoluzione.
Componenti principali dello studio
Area della scienza
- Dendroecologia
- Dendrogeomorphologia
- Dendroclimatologia
Sfondo
- La ricerca sugli anelli degli alberi avviene spesso in ambienti remoti e difficili.
- I metodi tradizionali richiedono molto tempo e risorse per la preparazione dei campioni.
- La tecnologia di stampa 3D offre una soluzione economica per lo sviluppo di nuovi strumenti di ricerca.
- Le immagini ad alta risoluzione sono cruciali per un'analisi dendrocronologica accurata.
Obiettivo dello studio
- Migliorare l'efficienza nel campionamento e nell'analisi degli anelli degli alberi.
- Sviluppare un metodo affidabile per preparare i nuclei incrementali in condizioni di campo difficili.
- Produrre set di dati più ampi in tempi più brevi.
Metodi utilizzati
- Modellazione e stampa 3D di supporti per core.
- Utilizzo di un trapano senza fili per l'estrazione del core.
- Incorporazione dei core in paraffina per la stabilizzazione.
- Immagini ad alta risoluzione utilizzando il sistema Skippy.
Principali risultati
- Il nuovo design del supporto semplifica il processo di preparazione del core.
- Sono state ottenute immagini ad alta risoluzione delle superfici del core, consentendo un'analisi dettagliata.
- Il protocollo riduce significativamente il tempo trascorso sul campo e in laboratorio.
- Le immagini chiare hanno facilitato l'identificazione precisa dei confini degli anelli.
Conclusioni
- Il protocollo sviluppato migliora l'efficienza della ricerca sugli anelli degli alberi.
- La tecnologia di stampa 3D si rivela vantaggiosa per la creazione di strumenti di ricerca.
- Le immagini ad alta risoluzione sono essenziali per far progredire gli studi dendrocronologici.
Domande frequenti
Executive Industry Relevance
Digitized increment core workflows using 3D-printed holders and high-resolution imaging systems enable rapid, reproducible sample processing for large-scale biological data generation. This approach supports high-throughput, quantitative analysis of structural features, facilitating robust hypothesis testing and cross-study comparability. The workflow is strategically positioned to enhance predictive confidence and operational efficiency in early discovery and translational research pipelines.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables standardized sampling and digitization for quantitative structural analysis.
- Supports hypothesis-driven interrogation of biological growth patterns and responses.
- Facilitates reproducible data generation for mechanistic de-risking and target validation.
Screening & Assay Development
- Prepares validated, high-resolution digital samples for downstream image-based analysis workflows.
- Improves assay reproducibility and scalability through standardized sample handling and imaging.
- Enables reliable, quantitative measurement of structural features for screening applications.
Translational & Preclinical Research
- Provides continuity from field sampling to laboratory analysis, supporting translational biomarker discovery.
- Aligns digital outputs with preclinical model requirements for cross-study integration.
- Reduces operational bottlenecks, supporting risk-adjusted advancement decisions.
Pipeline & Workflow Integration
This workflow integrates from field sampling through digital imaging, supporting early discovery, screening, and translational research stages.
- Discovery Biology: Enables quantitative hypothesis testing and pathway clarification via digitized structural data.
- Screening: Delivers reproducible, high-resolution images suitable for automated or manual analysis.
- Analytics: Provides quantitative outputs for statistical comparison of biological conditions.
- Translational Research: Supports continuity and comparability across preclinical and translational studies.
- Enterprise Reuse: Establishes a scalable, reusable workflow for diverse biological sampling needs.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity through standardized, quantitative data.
- Operational Value: Enhances reproducibility, scalability, and time efficiency in sample processing.
- Strategic Value: Improves go/no-go decision quality and capital efficiency by enabling larger, more reliable datasets.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization and advancement across discovery and translational programs.
Implementation Considerations
- Requires expertise in 3D modeling, printing, and high-resolution imaging systems.
- Needs access to compatible microtomes, imaging platforms, and analytical software.
- Demands cross-team standardization for sample handling and data management.
- Adaptable to various biological sample types with consideration for model-specific requirements.
- Dependent on infrastructure for digital data storage and image analysis.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
0:00
Introduction
1:13
Creating the GSC‐Holder Using 3D Modeling Software
1:58
Extracting, Stabilizing, and Transporting Increment Cores in the Field
3:26
Preparing the Mounted Cores in the Lab for Digitizing the Cores
5:06
Digitizing the Core Surfaces for Analysis and Storage of Cores
