Een nieuwe workflow voor het bemonsteren en digitaliseren van incrementele kernen
27 september 2024
We presenteren een protocol om 3D-geprinte monteringen te gebruiken om incrementele cores in het veld te bevestigen zonder de noodzaak om ze uit te pakken en op houten mounts te lijmen. De nieuwe GSC-houder maakt het mogelijk om de kernen in een kernmicrotoom te plaatsen om hun oppervlak te snijden en ze direct over te brengen naar digitale beeldopname.
Door nieuwe apparaten te ontwikkelen, willen we grenzen verleggen in het jaarringonderzoek. De toepassing van 3D-modelleringssoftware en 3D-printers maakt een snelle en goedkope ontwikkeling van nieuwe apparaten mogelijk. Een daarvan is het beeldopnamesysteem, Skippy, waarmee het oppervlak van de incrementele koers in hoge resolutie en korte tijd kan worden gedigitaliseerd.
Gewoonlijk bemonsteren we bij bemonstering in dendroecologie, dendrogeomorfologie of dendroklimatologie bomen in afgelegen regio's zoals regio's met een zeer hoge breedtegraad en waar ook de omstandigheden, klimatologische omstandigheden zwaar zijn. Tijd besparen is dus erg belangrijk en door dit protocol aan te nemen, zullen we tijd besparen, wat geld is. Door ons protocol toe te passen, kunnen grotere datasets in kortere tijd worden geproduceerd.
Overzicht
Dit artikel presenteert een protocol voor het gebruik van 3D-geprinte houders om jaarringkernen in het veld te fixeren, waardoor het proces van het voorbereiden van monsters voor analyse wordt gestroomlijnd. De innovatieve GSC-houder vergemakkelijkt de directe overdracht naar een kernmicrotoom voor beeldvorming met een hoge resolutie.
Belangrijke studiecomponenten
Wetenschappelijk vakgebied
- Dendroecologie
- Dendrogeomorfologie
- Dendroklimatologie
Achtergrond
- Onderzoek naar boomringen vindt vaak plaats in afgelegen en barre omgevingen.
- Traditionele methoden vereisen uitgebreide tijd en middelen voor de monstervoorbereiding.
- 3D-printtechnologie biedt een kosteneffectieve oplossing voor de ontwikkeling van nieuwe onderzoeksinstrumenten.
- Hoge-resolutie beeldvorming is essentieel voor een nauwkeurige dendrochronologische analyse.
Doel van de studie
- Om de efficiëntie bij het bemonsteren en analyseren van jaarringen te verhogen.
- Om een betrouwbare methode te ontwikkelen voor het prepareren van boorkernen onder uitdagende veldomstandigheden.
- Om grotere datasets in kortere tijdframes te produceren.
Gebruikte Methoden
- 3D-modellering en printen van kernhouders.
- Gebruik van een accuboormachine voor kernextractie.
- Inbedden van kernen in paraffine voor stabilisatie.
- Hoge-resolutie beeldvorming met behulp van het Skippy-systeem.
Belangrijkste resultaten
- Het nieuwe ontwerp van de houder vereenvoudigt het proces van kernpreparatie.
- Er werden beelden met een hoge resolutie van de kernoppervlakken verkregen, wat een gedetailleerde analyse mogelijk maakte.
- Het protocol vermindert de tijd die in het veld en in het laboratorium wordt besteed aanzienlijk.
- Duidelijke beelden vergemakkelijkten de precieze identificatie van ringgrenzen.
Conclusies
- Het ontwikkelde protocol verhoogt de efficiëntie van onderzoek naar boomringen.
- 3D-printtechnologie blijkt nuttig voor het creëren van onderzoeksinstrumenten.
- Beeldvorming met hoge resolutie is essentieel voor het bevorderen van dendrochronologische studies.
Veelgestelde vragen
Industriële Relevantie voor Managers
Gedigitaliseerde workflows voor groeiringkernen met gebruik van 3D-geprinte houders en imaging-systemen met een hoge resolutie maken een snelle, reproduceerbare monsterverwerking mogelijk voor de generatie van biologische data op grote schaal. Deze benadering ondersteunt high-throughput, kwantitatieve analyse van structurele kenmerken, wat robuuste hypothesetoetsing en vergelijkbaarheid tussen studies faciliteert. De workflow is strategisch gepositioneerd om het voorspellend vertrouwen en de operationele efficiëntie in vroege ontdekkings- en translationele onderzoekspijplijnen te verhogen.
Strategische toepassingen in biofarmaceutisch R&D
Vroege Ontdekking & Targetvalidatie
- Maakt gestandaardiseerde bemonstering en digitalisering mogelijk voor kwantitatieve structurele analyse.
- Ondersteunt hypothesegestuurde analyse van biologische groeipatronen en responsen.
- Faciliteert reproduceerbare datageneratie voor mechanistische risicoreductie en targetvalidatie.
Screening & assayontwikkeling
- Bereidt gevalideerde, digitale monsters met een hoge resolutie voor voor downstream beeldgebaseerde analyseworkflows.
- Verbetert de reproduceerbaarheid en schaalbaarheid van assays door gestandaardiseerde monsterverwerking en beeldvorming.
- Maakt betrouwbare, kwantitatieve meting van structurele kenmerken mogelijk voor screeningstoepassingen.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Biedt continuïteit van veldmonsters tot laboratoriumanalyse, ter ondersteuning van translationele biomarker-ontdekking.
- Sychroniseert digitale output met de vereisten van preklinische modellen voor integratie tussen verschillende studies.
- Vermindert operationele knelpunten, ter ondersteuning van risico-gecorrigeerde beslissingen over verdere voortgang.
Integratie van pipeline en workflow
Deze workflow integreert alles van veldmonstering tot digitale beeldvorming en ondersteunt de fasen van vroege ontdekking, screening en translationeel onderzoek.
- Discovery Biology: Maakt kwantitatieve hypothesetoetsing en pathway-verduidelijking mogelijk via gedigitaliseerde structurele gegevens.
- Screening: Levert reproduceerbare beelden met een hoge resolutie die geschikt zijn voor geautomatiseerde of handmatige analyse.
- Analytics: Biedt kwantitatieve outputs voor statistische vergelijking van biologische condities.
- Translationeel onderzoek: Ondersteunt continuïteit en vergelijkbaarheid tussen preklinische en translationele studies.
- Enterprise-hergebruik: Vestigt een schaalbare, herbruikbare workflow voor diverse behoeften op het gebied van biologische bemonstering.
Operationele impact en impact op de organisatie
- Wetenschappelijke waarde: Verhoogt het voorspellende vertrouwen en vermindert mechanistische ambiguïteit door gestandaardiseerde, kwantitatieve gegevens.
- Operationele waarde: Verbetert de reproduceerbaarheid, schaalbaarheid en tijdefficiëntie bij de monsterverwerking.
- Strategische waarde: Verbetert de kwaliteit van go/no-go-beslissingen en de kapitaalefficiëntie door grotere, betrouwbaardere datasets mogelijk te maken.
- Impact op portfolio: Ondersteunt risico-gecorrigeerde prioritering en vooruitgang binnen discovery- en translationele programma's.
Overwegingen voor implementatie
- Vereist expertise in 3D-modellering, printen en systemen voor hoge-resolutie beeldvorming.
- Vereist toegang tot compatibele microtomen, beeldvormingsplatforms en analyse-software.
- Vereist cross-team standaardisatie voor monsterbehandeling en databeheer.
- Aanpasbaar aan verschillende typen biologische monsters, rekening houdend met modelspecifieke vereisten.
- Afhankelijk van de infrastructuur voor digitale dataopslag en beeldanalyse.
Veelgestelde vragen over biofarmaceutica
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
