역사적으로 JoVE(The Journal of Visualized Experiments)는 주로 생물 의학 연구에 중점을 두었으며 생명 공학, 임상 및 중개 의학, 면역학 및 감염, 신경 과학에 대한 하위 섹션을 개발했습니다. 올해 7월, JoVE는 플라즈마 물리학에서 재료 과학에 이르기까지 다양한 콘텐츠를 포함하는 응용 물리학 섹션을 시작합니다. 레이저 기반 제조 센터(Center for Laser-Based Manufacturing)의 연구원들이 연구하고 있는 퍼듀 대학교(Purdue University)의 주목할 만한 기사로 새 섹션을 시작합니다.
물질은 고체, 액체, 기체의 세 가지 친숙한 상태로 존재합니다. 가스에 충분한 에너지가 부딪히면 원자는 전자를 잃거나 이온화되어 플라즈마라고 하는 네 번째 상태를 형성할 수 있습니다. 플라즈마는 물질의 가장 풍부한 형태입니다. 보이는 우주의 약 99.999%를 차지합니다. 저자는 100펨토초 또는 100조분의 1초의 초단파 레이저 펄스를 사용하여 초기 플라즈마가 금속 표면에서 진화할 때 시각화할 수 있는 펌프 프로브 섀도우그래피(pump probe shadowgraphy)라는 기술을 시연합니다. 시뮬레이션 모델을 구축함으로써 이 연구자들은 초기 플라즈마 역학을 조사할 수 있어 물질이 이온화되는 방식을 더 잘 이해할 수 있습니다.
응용 물리학의 재료 과학 하위 범주에서 JoVE는 연구원들이 미세 가공의 새로운 방법을 개발하고 있는 미시간 대학교에서 구체화됩니다. 우리의 저자는 탄소 nanotubes에서 복잡한 3차원 미세구조를 성장시키기를 위한 방법을 설명한다, 중합체 또는 생물학적인 물자에서 복제품을 던지기 위하여 주형으로 이용될 수 있는 주형으로 이용될 수 있다. 주사 전자 현미경은 탄소 나노튜브 마스터 몰드가 이러한 몰드로 만든 고분자 복제품에서 마이크로 크기와 나노 스케일 질감으로 높은 충실도로 재현됨을 보여줍니다. 미세 가공 기술을 사용하면 실험실 작업을 소규모로 수행할 수 있으며, 이는 본질적으로 실험실을 칩에 장착하는 것입니다.
응용 물리학에서 심장 생리학으로 전환한 JoVE는 조지 워싱턴 대학교를 방문하여 수정된 Langendorff 제제를 캡처합니다. JoVE는 심장이 한 번에 몇 시간 동안 고립된 상태에서 박동할 수 있도록 하는 이 생리학적 준비를 입증하는 여러 기사를 발표했습니다. 이 접근법은 대동맥을 통해 심장을 역행성 관류하는 것으로, 대동맥 판막을 닫고 관상 동맥 순환을 통해 산소가 함유된 관류물을 강제로 주입하여 심장 조직을 유지하는 것입니다.
우리의 저자는 좌심방 부속기, 하대정맥 및 폐동맥을 캐뉼링하는 것과 관련된 이 준비에 대한 수정 사항을 제시합니다. 이 상태에서 심장의 4개 방이 모두 캐뉼레이트되어 양쪽 심실에 생리적 부하 압력을 제공하고 대동맥을 통해 심장을 역행적으로 분출할 필요성을 제거합니다. 따라서 심장의 관류는 정상적인 방향으로 이루어지며, 심장은 관상동맥 관류를 위한 자체 압력을 제공합니다.
이 양심실 작동 심장 모델이 달성되면 저자는 닉토나미드 아데닌 디뉴클레우티드 또는 NADH 형광의 이미징을 설정합니다. 미토콘드리아에서 발견되는 이 코엔자임은 감소된 상태에서 형광을 방출하고 국소 산소 농도를 판독하여 심장 대사를 수행합니다. 이 연구자들은 다양한 페이싱 속도에서 NADH 형광 측정을 시연하고 이를 통해 심장 병리학에 대한 통찰력을 제공하는 이 생리학적으로 관련된 모델의 잠재력을 보여줍니다.
생명공학 섹션에서 JoVE는 합성 거미줄 생산을 다루는 기사를 위해 퍼시픽 대학교(University of the Pacific)를 방문합니다. 2010년, JoVE는 비에라(Vierra) 실험실의 논문을 발표했는데, 이 논문은 블랙 위도우 거미로부터 12개의 실크 생산 땀샘을 분리하는 미세 해부 기술을 시연했습니다. 이러한 땀샘을 분리하면 특정 거미줄 단백질을 식별하기 위해 분석 기술을 수행할 수 있습니다. 거미는 독이 있고 식인 풍습이 있기 때문에 거미줄을 대규모로 생산하기 위해 거미를 기르는 것은 비현실적입니다. 따라서 Vierra 실험실은 실크 단백질 함유 플라스미드로 박테리아를 변형시키고 박테리아에서 재조합 거미줄 단백질을 발현합니다.
올해 7월 JoVE에서 Vierra 그룹은 이 박테리아에서 거미줄 단백질을 분리하고 정제하는 방법을 안내합니다. 그런 다음 정제된 단백질이 어떻게 섬유로 방사되는지 보여주고 이러한 섬유를 수집하는 방법과 강도를 평가하는 방법을 보여줍니다. 거미줄은 생체 적합성과 기계적 특성으로 인해 인장 강철보다 강하기 때문에 생체 재료 과학자들에게 큰 관심사입니다. Vierra 실험실은 잠재적으로 대규모 제조 공정으로 확장될 수 있는 거미줄의 실험실 규모 생산을 보여주었습니다. 이 간략한 요약은 JoVE가 올해 7월에 발표할 50개 기사 중 4개를 요약한 것입니다. 다른 주목할 만한 간행물로는 말기 닭 배아에서의 ex ovo electroporation, 인간 세포에서 분비되는 단백질의 생산, 초파리 뇌의 ex vivo 배양에 대한 시연이 있습니다.