생체공학

생체 재료는 생물학적 유기체 또는 분자와 호의적으로 상호 작용하도록 설계된 물질입니다. 이러한 물질은 유기체로부터 파생되거나 생성될 수 있거나, 또는 합성된 폴리머일 수도 있다. 엔지니어는 조직 공학, 바이오 센싱 및 약물 전달과 같은 광범위한 응용 분야에서 이러한 새로운 재료를 사용합니다. 이 비디오는 일반적인 생물학적 파생 물질을 소개하고 이를 처리하는 데 사용되는 일반적인 기술의 예를 제공합니다. 이 분야의 주요 과제는 이러한 메서드의 여러 응용 프로그램과 함께 논의됩니다.

콜라겐은 사진과 같은 상업적 응용 분야에서 인기를 발견한 또 다른 널리 사용되는 생체 재료입니다. 콜라겐은 최근에 조직 공학 응용 분야에서 사용되어 왔으며, 엔지니어링 조직에 구조를 제공하는 하이드로겔을 만들었습니다. 이 비디오는 콜라겐을 생물 재료로 소개하고, 돼지 피부에서 수확하는 방법을 보여주며, 조직이 조직 공학 응용 프로그램을 위한 하이드로겔을 만드는 데 어떻게 사용되는지 보여줍니다. 마지막으로, 재료및 이러한 기술의 여러 응용 프로그램이 표시됩니다.

실크 섬유는 가공되어 수세기 동안 직물과 실을 만드는 데 사용되었습니다. 그러나 실크 섬유의 용해화는 다재다능한 프리 폴리머 용액으로 바뀌는 것이 훨씬 새로운 기술이다. 용해실크는 여러 가지 방법으로 가공하여 제어 가능한 기계적 특성을 가진 생체 적합성 물질을 생성할 수 있습니다. 이 비디오는 실크 웜 고치에서 실크의 처리를 소개하고, 실크 용액이 전기 회전을 통해 섬유 매트를 만드는 데 어떻게 사용할 수 있는지 보여줍니다. 그런 다음 조작된 조직 스캐폴드에서 구조 재료로 사용하는 것과 같은 이 기술의 여러 응용 프로그램이 소개됩니다.

BioMEM이라고도 하는 바이오 마이크로 전자 기계 시스템은 생체 및 체외에서진단 장치에 대한 작은 샘플 및 시약 볼륨을 사용할 수 있는 마이크로 스케일 장치입니다. 이러한 장치는 마이크로 스케일에서 여과, 감지 또는 합성과 같은 다양한 기능을 수행하여 비용 절감 및 향상된 감도를 지원합니다. 이 비디오는 BioMEM을 소개하고, 생명 공학 분야에서의 사용에 영향을 주며, 제조에 사용되는 몇 가지 눈에 띄는 방법을 제시합니다. 또한 이 비디오에서는 장치의 소형화와 관련된 몇 가지 주요 과제와 기술의 일부 응용 프로그램에 대해 설명합니다.

BioMEM 장치의 제조는 종종 포토리소그래피라는 미세 제조 기술을 사용하여 수행됩니다. 이 널리 사용되는 방법은 빛을 사용하여 패턴을 실리콘 웨이퍼로 전송하고, 많은 유형의 BioMEM 장치의 제조에 대한 기초를 제공한다. 이 비디오는 포토리소그래피 기술을 제시하고, 클린룸에서 프로세스가 수행되는 방식을 보여주며, 프로세스의 일부 응용 프로그램을 소개합니다.

미세 유체 채널과 같은 많은 BioMEM 장치는 소프트 리소그래피 기술을 사용하여 제작됩니다. 여기서, 마이크로스케일 패턴은 3D 구조에 걸쳐 탄성모메고분자를 경화시킴으로써 복제된다. 이러한 중합체 구조는 바이오 센싱 애플리케이션을 위한 미세 유체 채널에서 마이크로 콜로니의 시각화를 위한 마이크로스케일 바이오리소터에 이르기까지 광범위한 장치를 만드는 데 사용됩니다. 이 비디오는 포토리소그래피를 소개하고 실험실에서 기술을 보여줍니다. 그런 다음, 기술의 일부 응용 프로그램과 구조가 생명 공학 분야에서 사용되는 방법을 검사합니다.

바이오 프로세싱은 살아있는 유기체를 사용하여 원하는 표적 제품을 생산하는 방법입니다. 종종 바이오 프로세싱은 유전자 조작 된 유기체에서 단백질 제품을 생산하기 위해 생물 반응기를 사용하는 것을 말합니다. 이 분야는 바이오 치료제의 대규모 제조를 담당합니다. 암, 자가 면역 질환 및 HIV /AIDS와 같은 복잡한 질병을 가진 많은 사람들의 삶의 질을 향상시키는 데 필수적인 약물. 이 비디오는 대상 단백질 생산 시스템을 설계하는 엔지니어링 접근 방식을 소개합니다. 이 분야의 주요 방법뿐만 아니라 몇 가지 주요 과제및 기술의 응용 프로그램도 고려됩니다.

이 비디오는 합성 생물학과 생명 공학에서의 역할을 제공합니다. 합성 생물학은 대량의 제품을 생산할 수 있도록 유기체를 유전자 변형하는 데 사용되는 방법을 말합니다. 이 제품은 세포가 이미 만드는 단백질 또는 새로 삽입된 DNA 서열에서 인코딩된 새로운 단백질일 수 있습니다. 여기에서는 유기체의 유전 물질이 변형 또는 트랜스페션을 사용하여 어떻게 변형되는지 에 대해 설명합니다. 그런 다음, 공정은 실험실에 표시되고, 기술의 응용 프로그램은 논의된다.

생물 반응기는 대량으로 유기체를 성장시키는 데 사용되므로 대상 제품의 대량 생산을 가능하게합니다. 이러한 반응기는 세포 성장에 필요한 모든 구성 요소또는 입구및 출구 포트가 있는 연속 반응기를 포함하는 배치 반응기일 수 있어 신선한 성장 매체를 추가하고 세포 폐기물을 제거할 수 있습니다. 이 비디오는 배치 및 연속 반응기를 제시하고 실험실에서 박테리아를 성장시키기 위해 생물 반응기의 사용을 보여줍니다. 마지막으로, 이 비디오는 이러한 반응기들이 단백질 치료제 나 맥주와 같은 제품을 생산하기 위해 생명 공학 분야에서 어떻게 사용되는지 고려합니다.

바이오센서는 단백질이나 세포와 같은 생물학적 분자 또는 화학 성분 또는 오염물질과 같은 비생물학적 분자를 검출하기 위해 광범위한 생물학적 프로세스 및 물리적 특성을 사용하는 장치입니다. 이 학제 간 필드는 전기, 광학, 전기 화학, 또는 기계적 특성을 활용하여 표적 분자의 존재를 감지합니다. 이 비디오는 바이오센싱 분야를 소개하고 일반적인 유형의 바이오 센서 기술을 검토합니다. 이 비디오는 또한 현장의 주요 과제에 대해 설명하고 현장에서 바이오 센서가 어떻게 사용되는지에 대한 통찰력을 제공합니다.

전기 화학 적 생물 센서는 산화 감소 이벤트를 감지하여 표적 분자의 결합을 감지합니다. 이 센서는 포도당 바이오 센서의 발명 후 현대 바이오 센싱을위한 길을 열었습니다. 이 비디오는 전기 화학 적 생물 감지를 소개하고, 포도당 바이오 센서의 작동을 보여주고, 전기 화학 적 생체 센서가 암 검출에 어떻게 사용되는지 논의합니다.

광학 바이오 센서는 빛을 활용하여 표적 분자의 결합을 감지합니다. 이러한 센서는 형광과 같은 측정 가능한 신호를 생성하는 라벨 분자를 활용할 수 있거나, 또는 이러한 센서는 라벨이 없고 굴절률과 같은 광학 적 특성의 변화를 사용하여 표적 분자의 결합을 감지할 수 있습니다. 이 비디오는 라벨과 라벨이 없는 광학 바이오 센서를 모두 소개하고 실험실에서의 사용을 보여주며 기술의 일부 응용 프로그램을 보여줍니다.

조직 공학은 생체 재료, 특정 세포 및 성장 인자로부터 인공 조직을 만드는 것을 목표로합니다. 이 엔지니어링 된 조직 구조는 장기 교체 및 조직 수리를위한 가능성과 함께 광범위한 이점이 있습니다. 이 비디오는 조직 공학 분야를 소개하고 엔지니어링 된 조직의 구성 요소를 검사합니다. 이 비디오는 또한 조직 발판을 만들고, 세포 인구를 소개하고, 성장과 증식을 장려하는 데 사용되는 몇 가지 눈에 띄는 방법을 설명합니다. 마지막으로 기술의 몇 가지 주요 과제와 중요한 응용 분야가 입증됩니다.

2차원 조직 배양은 한동안 일반적이었지만, 세포는 3차원 배양에서 보다 현실적으로 행동하며, 더 밀접하게 네이티브 조직을 모방합니다. 이 비디오는 한 세포주의 성장과 전파가 높은 세포 밀도에 도달하기 위해 설계된 3차원 매트릭스에서 수행되는 조직 조직 배양을 소개합니다. 여기서는 기증자 조직에서 세포의 수확을 보여주고, 그 다음에는 엔지니어링 된 구조에 세포 배양이 뒤따릅니다.

전체 장기는 전체 장기를 수리하거나 교체하는 것을 목표로 전문 생물 반응기를 사용하여 ex vivo를 배양 할 수 있습니다. 이 방법은 모든 세포의 박탈된 기증자 기관을 사용하여 3차원 구조를 남기고 새로운 세포로 다시 채워집니다. 이 비디오는 폐의 전체 장기 문화를 보여주고 신체의 기계적 자극을 모방하는 동적 문화가 토착 조직 특성을 유도하는 데 어떻게 필요한지 보여줍니다.