Name: Ustanowienie ekosystemu ośmiornicy dla badań biomedycznych i bioinżynieryjnych (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2021-09-22T15:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 10 s
Description: Poznaj metody ustanowienia i utrzymania akwarium dla ośmiornic w badaniach biomedycznych. Protokół obejmuje codzienną opiekę, monitoring jakości wody oraz przygotowanie zbiorników z krewetkami i krabami.

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

Ta praca była wspierana przez NIH UF1NS115817 (G.P.). G.P. jest częściowo wspierane przez granty NIH R01NS072171 i R01NS098231. Dziękujemy Patrickowi Zakrzewki i Mohammedowi Farhoudowi z firmy Emit Imaging za pomoc i wsparcie w zbieraniu i wizualizacji danych na platformie Xerra Imaging Platform. MSU ma podpisaną umowę badawczą z firmą Bruker Biospin.

Wszyscy autorzy deklarują brak konfliktu interesów.

Ustawienia systemu: Ekosystem akwariowy został opracowany w taki sposób, że stosowane są zarówno mechaniczne, jak i biologiczne metody filtrowania i natleniania wody. Elementy filtrujące systemu wykorzystują filtry skarpetowe, odpieniacze białek i regularne czyszczenie w celu utrzymania poziomu azotu i tlenu. Co ważniejsze, polegamy również na mikroorganizmach morskich, które konsumują niebezpieczne związki azotowe i inne odpady biologiczne, a także napowietrzają wodę w procesach fotosyntezy. Dodatk...

Nowe koncepcje w badaniach biomedycznych i inżynierii biomedycznej są często inspirowane identyfikowaniem konkretnych strategii, które gatunki biologiczne posiadają w celu radzenia sobie z warunkami i wyzwaniami środowiskowymi i fizjologicznymi. Na przykład zrozumienie właściwości fluorescencyjnych świetlików doprowadziło do opracowania nowych czujników fluorescencyjnych, które mogą raportować aktywność komórkową w innych organizmach modelowych1; Identyfikacja kanałów jonowych aktywowanych przez światło w algach doprowadziła do opracowania specyficznej dla komórek i czasu neuromodulacji opartej na świetle2,3,4,5; Odkrycie białek w szklanych sumach, które poruszają się zgodnie z polem magnetycznym Ziemi, doprowadziło do rozwoju neuromodulacji opartej na magnesach6,7,8,9,10,11; Zrozumienie odruchu syfonu w Aplysia odegrało kluczową rolę w zrozumieniu komórkowych podstaw zachowania12,13,14.
Badacze kontynuują rozwijanie obecnego zestawu narzędzi bioinżynieryjnych i filogenetycznych, wykorzystując unikalne mocne strony i nowe perspektywy na funkcje fizjologiczne, które posiadają niekonwencjonalne gatunki laboratoryjne. Agencje federalne zaczynają wspierać te kierunki badań, finansując nowatorskie prace prowadzone na różnych gatunkach.
Jednym z rodzajów zwierząt o unikalnej anatomii i zdolnościach do regeneracji, a także adaptacyjnej kontroli każdego z jego ramion, fascynującym biologów i inżynierów oraz urzekającym odbiorcom ze wszystkich części społeczeństwa, jest Octopus17. Rzeczywiście, wiele aspektów fizjologii i zachowania ośmiornicy zostało zbadanych w ciągu ostatnich dziesięcioleci15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26. Jednak najnowsze osiągnięcia w biologii molekularnej i ewolucyjnej, robotyce, rejestracji ruchu, obrazowaniu, uczeniu maszynowym i elektrofizjologii przyspieszają odkrycia związane z fizjologią i zachowaniem ośmiornic oraz przekładają je na innowacyjne strategie bioinżynieryjne27,28,29,30,31,32,33,34,35,36,37,38,39.
Tutaj opisujemy, jak założyć i utrzymać hodowlę ośmiornic, co byłoby interesujące i istotne dla naukowców i inżynierów z różnych środowisk, zainteresowań naukowych i celów. Niemniej jednak nasze wyniki koncentrują się na zastosowaniu ośmiornic w neuronauce i badaniach neuroinżynieryjnych. Ośmiornica ma wysoko rozwinięty układ nerwowy z 45 milionami neuronów w centralnej części mózgu, 180 milionami neuronów w płatach wzrokowych i dodatkowymi 350 milionami neuronów w ośmiu sznurach osiowych i zwojach obwodowych; Dla porównania, pies ma podobną liczbę neuronów, a kot tylko połowę40. W przeciwieństwie do układu nerwowego kręgowców, miliony neuronów w mózgu ośmiornicy łączą tylko 32 tys. włókien odprowadzających i 140 tys. aferentnych z milionami neuronów w każdym ze sznurów osiowych ramienia40,41,42. Te stosunkowo niewiele włókien łączących sugeruje, że większość szczegółów związanych z wykonywaniem programów motorycznych jest wykonywana w samym rdzeniu osiowym, co podkreśla unikalnie rozłożoną kontrolę neuronalną, jaką posiadają ośmiornice. Ramiona ośmiornic mają niezwykłą kontrolę motoryczną, co pozwala im na manipulowanie nimi, takimi jak otwieranie pokrywek słoików, nawet gdy znajdują się w pojemniku. Ta wysoko rozwinięta zdolność motoryczna chwytu chwytnego jest unikalna dla klasy głowonogów (ośmiornic, mątwy i kałamarnicy)43.
Rzeczywiście, przez setki milionów lat ewolucji, ośmiornica rozwinęła niezwykły i wyrafinowany genom oraz system fizjologiczny43,44, który zainspirował nowy rozwój i postęp w dziedzinach nauki i inżynierii. Na przykład wodoodporna łatka samoprzylepna oparta na budowie anatomicznej przyssawek ośmiornicy może przyklejać się do mokrych i suchych powierzchni45; Syntetyczny materiał maskujący inspirowany skórą kamuflażową ośmiornicy może przekształcić płaską powierzchnię 2D w trójwymiarową z nierównościami i wgłębieniami46. Miniaturowe miękkie i autonomiczne roboty (np. Octoboty), które w przyszłości mogą służyć jako narzędzia chirurgiczne wewnątrz ciała47; oraz ramię (tj. OctoArm) przymocowane do robota podobnego do czołgu48. Wiele gatunków ośmiornic jest wykorzystywanych w badaniach biomedycznych, np. Octopus vulgaris, Octopus sinensis, Octopus variabilis i Octopus bimaculoides (O. bimaculoides); najczęściej spotykane są O. vulgaris i O. bimaculoides34,49,50. Niedawne sekwencjonowanie różnych genomów ośmiornic sprawia, że rodzaj ten jest szczególnie interesujący i otwiera nowe granice w badaniach nad ośmiornicami34,43,51,52.
O. bimaculoides użyte w naszym zestawieniu to średniej wielkości gatunek ośmiornicy, po raz pierwszy odkryty w 1949 roku, który można znaleźć w płytkich wodach u wybrzeży północno-wschodniego Pacyfiku od środkowej Kalifornii do południa półwyspu Baja California17. Można go rozpoznać po fałszywych plamkach ocznych na płaszczu poniżej oczu. W porównaniu z ośmiornicą olbrzymią pacyficzną (Enteroctopus dofleini) i ośmiornicą zwyczajną (O. vulgaris), ośmiornica kalifornijska dwuplamkowa (O. bimaculoides) jest stosunkowo niewielka, początkowo mniejsza niż kilka centymetrów, rośnie szybko jako młodociana. Dorosły osobnik hodowany w laboratorium może urosnąć do średniej wielkości 100 cm i ważyć do 800 g53,54. Ośmiornice mają szybki okres wzrostu w ciągu pierwszych 200 dni; Do tego czasu są uważane za dorosłe i rosną przez resztę swojego życia55,56,57. Ośmiornice mogą być kanibalami, zwłaszcza gdy obie płcie są trzymane razem w zbiorniku; W związku z tym muszą być one przechowywane pojedynczo w oddzielnych zbiornikach<klasa SUP="xref">58.

<table><tbody><tr><td>1-3/4 cala Wiertło Home</td><td>Depot</td><td>204074205</td><td>Narzędzie do cięcia szkła Numer części:1</td></tr><tr><td>"Czujniki przepływu 1"</td><td>Neptune Systems</td><td>Lokalny dealer</td><td>Rura z czujnikiem do pomiaru przepływu wody Numer części:2</td></tr><tr><td>1" Sitko grodziowe poślizgowe</td><td>Bulk Reef Supply</td><td>207113</td><td>Sitko do zbiornika odprowadzającego wodę Numer części:3</td></tr><tr><td>Zbiornik o pojemności 10 galonów</td><td>Preuss Pets</td><td>Lokalny dealer</td><td>Zbiornik na kraby skrzypłocze Numer części:4</td></tr><tr><td>4 cale X 12 cali 200 mikronów nylonowa skarpeta z siatką monofiliment z plastikowym pierścieniem</td><td>AQUAMAXX</td><td>UJ41171</td><td>Filtr do dużej materii organicznej w studzience Numer części: 5</td></tr><tr><td>40 galonów akwarium</td><td>Preuss Pets</td><td>Lokalny dealer</td><td>4 Zbiorniki akwariowe spożywcze Numer części: 6</td></tr><tr><td>Zbiorniki poliamidowe 60g - prostokąt</td><td>Preuss Pets</td><td>Lokalny dealer</td><td>2 Magazynowanie wody (słona i słodka) Numer katalogowy:7</td></tr><tr><td>Agregat hydroponiczny lub akwariowy Active Aqua 1/10th HP Model 2018 Model</td><td>WayWe</td><td>719574198463</td><td>Do ciągłego chłodzenia wody Numer katalogowy:8</td></tr><tr><td>ALAZCO 2 Miękka rękojeść Wytrzymała szczotka do fugowania płytek</td><td>ALAZCO</td><td>B06W2FT5V5</td><td>Czyszczenie zbiorników Numer katalogowy:9</td></tr><tr><td>Zestaw do testowania amoniaku</td><td>Aquarium Pharmaceuticals</td><td>33D</td><td>Do testowania wody Numer katalogowy:10</td></tr><tr><td>System Apex</td><td>WiFi Neptune</td><td>Systems Połączenie z lokalnym systemem dealerskim</td><td>do monitorowania poza terenem zakładu Numer części:11</td></tr><tr><td>Zestaw testowy API do akwarium</td><td>Amazon</td><td>B001EUE808</td><td>Do testowania wody Numer części:12</td></tr><tr><td>Zestaw testowy miedzi API</td><td>Amazon</td><td>B0006JDWH8</td><td>Do testowania wody Numer części:13</td></tr><tr><td>Jednostki serii Aqua Ultraviolet Classic UV o mocy 25 W</td><td>Aqua Ultraviolet</td><td>A00028</td><td>Do usuwania bakterii opuszczających system studzienek Numer części:14</td></tr><tr><td>Piankowe wkłady filtracyjne AquaClear 50, 3 sztuki</td><td>Aquaclear</td><td>A1394</td><td>Wkłady filtracyjne węglowe do zbiornika żywności Numer katalogowy:15</td></tr><tr><td>Filtr mocy akwarium Aqueon QuietFlow LED PRO 30</td><td>Aqueon</td><td>100106082</td><td>Jednostki filtrujące zbiornik żywności Numer katalogowy:16</td></tr><tr><td>Zestaw do automatycznego doładowywania (ATK) (każdy zawiera 1 moduł FMM, 2 czujniki optyczne i 1 pływak)</td> <td>Lokalny dealer</td> <td>Neptune Systems</td><td>Do zbiornika słodkiej wody Numer części:17</td></tr><tr><td>Automatyczne doładowanie od RODI (LLC)</td><td>Neptune Systems</td><td>Lokalny dealer</td><td>Od magazynowania wody po zbiorniki na ośmiornice Numer katalogowy:18</td></tr><tr><td>Ślimak pręgowany Trochus</td><td>LiveAquaria</td><td>CN-112080</td><td>Do pojemnika na glony Numer katalogowy:19</td></tr><tr><td>Glony Chaetomorpha, akwakultura</td><td>LiveAquaria</td><td>BVJ-76354</td><td>Do pojemnika na glony Numer katalogowy:20</td></tr><tr><td>Małże - na żywo, twarda skorupa, wiśnia, dzika, USA Tuzin</td><td>Fulton Fish Market</td><td>N/A</td><td>Żywe jedzenie Numer katalogowy:21</td></tr><tr><td>Klasyczna mieszanka soli morskiej - Tropic Marin</td><td>Bulk Reef Supply</td><td>211813</td><td>Sól do wody w zbiorniku Numer części:22</td></tr><tr><td>Przezroczysta rurka z tworzywa sztucznego Masterkleer z miękkiego PVC, do powietrza i wody, 3/4" ID,&nbsp; 1 "OD</td><td>McMaster</td><td>5233K71</td><td>Narzędzie do czyszczenia Numer części:23</td></tr><tr><td>Continuum Aquablade-P Akrylowy bezpieczny skrobak do glonów z plastikowym ostrzem - 15-calowy</td> magazyn <td>morski</td><td>4C31001</td><td>Narzędzie do czyszczenia Numer części:24</td></tr><tr><td>Zestaw do testowania miedzi</td><td>Aquarium Pharmaceuticals</td><td>65L</td><td>Do testowania wody Numer części:25</td></tr><tr><td>Curve Refugium CREE LED Aquarium Light</td><td>Eshopps</td><td>6500K</td><td>Pojemnik na glony light Numer katalogowy:26</td></tr><tr><td>Pompy powrotne Eheim 1262</td><td>EHEIM</td><td>1250219</td><td>Pompa do zbiorników magazynowych Numer katalogowy:27</td></tr><tr><td>Eshopps R-100 Zbiornik ściekowy refugium GEN 3</td><td>Eshopps</td><td>15000</td><td>System studzienek Numer części:28</td></tr><tr><td>Alkohol etylowy, 200 Proof</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>64-17-5</td><td>Anestezja Numer katalogowy:29</td></tr><tr><td>Miernik tlenu rozpuszczonego Extech DO600 ExStik II</td><td>Extech</td><td>DO600</td><td>Pomiar tlenu Numer katalogowy:30</td></tr><tr><td>Krabów skrzypłoków; na żywo; tuzin</td><td>PÓŁNOCNO-WSCHODNIE KREWETKI SOLANKOWE</td><td>N/A</td><td>Żywa żywność Numer katalogowy:31</td></tr><tr><td>Wkłady filtracyjne</td><td>Aqueon</td><td>100106087</td><td>Filtry do zbiorników żywności Numer części:32</td></tr><tr><td>Suchy piasek koralowy na Florydzie - 212959 dostaw rafy koralowej na Morzu Karaibskim</td><td></td><td></td><td>Osad na dnie zbiornika Numer katalogowy:33</td></tr><tr><td>Moduł FMM</td><td>Neptune Systems</td><td>Lokalny dealer</td><td>Kontroler dla systemu wierzchołkowego Numer części:34</td></tr><tr><td>Fritz-Zyme TurboStart 900 - Fritz</td><td>Bulk Reef Supply</td><td>213036</td><td>Bakterie start Numer katalogowy:35</td></tr><tr><td>Ręczna pompa bębnowa, syfon, pompa podstawowa z wylewką, do wiadra typu kontenerowego, Wiaderko</td><td>Grainger</td><td>38Y789</td><td>Wodna pompa ręczna Numer części:36</td></tr><tr><td>Zestaw do testowania wysokiego pH</td><td>Aquarium Pharmaceuticals</td><td>27</td><td>Do testowania wody Numer katalogowy:37</td></tr><tr><td>Siatka o drobnych oczkach Imagitarium do krewetek</td><td>Petco</td><td>2580993</td><td>Siatka do przenoszenia krewetek i ryb Numer katalogowy:38</td></tr><tr><td>Zestaw do wykrywania nieszczelności (LDK) - zawiera moduł FMM oraz 2 czujniki ALD</td><td>Systemy</td> <td>NeptuneLokalny dealer</td><td>Umieszczony na podłodze w celu wykrycia wody Numer części:39</td></tr><tr><td>Lee'S Algae Scrubber Pad Jumbo - Glass</td><td>Marine Depot</td><td>LE12007</td><td>Narzędzie do czyszczenia Numer części:40</td></tr><tr><td>Live rocks</td><td>Preuss Pets</td><td>Lokalny dealer</td><td>Siedlisko dla ośmiornicy Numer części:41</td></tr><tr><td>Długa szczotka do czyszczenia butelek 17" Extra Long</td><td>Haomaomao</td><td>B07FS7J7PN</td><td>Czyszczenie zbiornika Część numer:42</td></tr><tr><td>Chlorek magnezu</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>M1028-100ML</td><td>Eutanazja Numer części:43</td></tr><tr><td>Stojak na sondy magnetyczne</td><td>Neptune Systems</td><td>Lokalny dealer</td><td>Do trzymania sond czujników wierzchołkowych Numer katalogowy:44</td></tr><tr><td>Marine Ghost Shrimp</td><td>PÓŁNOCNO-WSCHODNIE KREWETKI SOLANKOWE</td><td>N/A</td><td>Żywe jedzenie Numer części:45</td></tr><tr><td>Filtry do worków węglowych Marineland serii C z kanistrami, 2 liczba</td><td>Chewy</td><td>98331</td><td>Dla podwyższonego poziomu miedzi Numer katalogowy:46</td></tr><tr><td>Nitra-Zorb Bag</td><td>Aquarium Pharmaceuticals</td><td>AP2213</td><td>Absorbuje związki azotu Numer katalogowy:47</td></tr><tr><td>Zestaw do testowania azotanów</td><td>Aquarium Pharmaceuticals</td><td>LR1800</td><td>Do testowania wody Numer części:48</td></tr><tr><td>Zestaw do testowania azotynów</td><td>Aquarium Pharmaceuticals</td><td>26</td><td>Do testowania wody Numer części:49</td></tr><tr><td>Pawfly 2-calowy cylinder z kamieniami powietrznymi 6 sztuk dyfuzora bąbelkowego Kamienie powietrzne do akwarium Pompa do akwarium Niebieski</td><td>Amazon</td><td>B076S56XWX</td><td>Napowietrzanie wody Numer części:50</td></tr><tr><td>Rurki lotnicze Penn Plax do akwariów &ndash; Przezroczysty i elastyczny odporny na załamania, 8 stóp Standardowa</td> rurka <td>Amazon</td><td>B0002563MM</td><td>do podłączenia pompy powietrza do kamienia napowietrzającego Numer części:51</td></tr><tr><td>Instalacja wodno-kanalizacyjna ze złączkami / zaworami plus wąż elastyczny 3/4"</td><td>Preuss Pets</td><td>Lokalny dealer</td><td>Transport wodny Numer części:52</td></tr><tr><td>Moduł PM1</td><td>Neptune Systems</td><td>Lokalny dealer</td><td>Moduł sterowania zasilaniem dla apex Numer katalogowy:53</td></tr><tr><td>Białko skimmer</td><td>Reef Octopus</td><td>AC20284</td><td>Usuwa bioodpady z systemu Numer części:54</td></tr><tr><td>PVC Apex Płyta montażowa, przepusty, mocowania przewodów</td><td>Lokalny dealer</td><td>Neptune Systems</td><td>Pomaga zapewnić organizację przewodów i rur w systemie Numer części:55</td></tr><tr><td>Regularny cement PVC i 4-uncjowy fioletowy podkład NSF</td><td>Amazon</td><td>Oatey - 30246</td><td>Do łączenia rur PVC Numer katalogowy:56</td></tr><tr><td>Jednostka RODI</td><td>Neptune Systems</td><td>Lokalny dealer</td><td>RO Woda Numer części:57</td></tr><tr><td>Sondy zasolenia</td><td>Sondy HANNA</td><td>HI98319</td><td>Mierzą zasolenie wody Numer katalogowy:58</td></tr><tr><td>Seachem Pristine Aquarium Treatment</td><td>Seachem</td><td>1438</td><td>Dostarcza bakterii, które rozkładają nadmiar jedzenia, odpadów i detrytusu Numer części:59</td></tr><tr><td>Stabilizator</td> <td>akwarium Seachem StabilitySeachem</td><td>116012607</td><td>Seachem Stability szybko i bezpiecznie założy biofiltr akwariowy w systemach słodkowodnych i morskich Numer katalogowy:60</td></tr><tr><td>Zestaw blatów lexan</td><td>Preuss Pets</td><td>Local Dealer</td><td>Pokrywy zbiorników akwariowych Numer katalogowy:61</td></tr><tr><td>Zestaw różnych przedłużonych aquabus</td> lokalnego <td>dealera</td><td>Neptune Systems</td><td>do systemu Apex Numer części:62</td></tr><tr><td>SLSON Aquarium Algae Scraper Dwustronny środek do czyszczenia szczotek gąbkowych Długa rączka Płuczka do akwarium do szklanych akwariów</td><td>Amazon</td><td>B07DC2TZCJ</td><td>Narzędzie do czyszczenia Numer części:63</td></tr><tr><td>Standardowościenna złączka do rur PVC do wody, adapter kolankowy 45 stopni, gniazdo 3/4 żeńskie x gniazdo 3/4 męskie</td><td>McMaster</td><td>4880K189</td><td>Rura PVC Numer części:64</td></tr><tr><td>Ściana standardowa&nbsp; Złączka do rur PVC do wody, 90 stopni&nbsp; Łokieć&nbsp; Adapter,&nbsp; 1 gniazdo żeńskie x 1 gniazdo męskie</td><td>Rura PVC McMaster</td><td>4880K773</td><td> Numer części:65</td></tr><tr><td>Ściana standardowa&nbsp; Złączka rurowa PVC do wody, adapter,&nbsp; 1&nbsp; Połączenie z gniazdem&nbsp; Żeńskie x 1 Kolczaste męskie</td><td>Rura PVC McMaster</td><td>4880K415</td><td> Numer części:66</td></tr><tr><td>Ściana standardowa&nbsp; Złączka rurowa PVC do wody, prosta&nbsp; Reduktor,&nbsp; 2 gniazda żeńskie x&nbsp; 3/4&nbsp; Gniazdo żeńskie</td><td>McMaster</td><td>4880K008</td><td>Rura PVC Numer części:67</td></tr><tr><td>Standard-Wall&nbsp; Złączka rurowa PVC do wody, łącznik trójnikowy,&nbsp; Biały,&nbsp; 1 Rozmiar&nbsp; Połączenie z gniazdem&nbsp; Żeńska</td> rura PVC <td>McMaster</td><td>4880K43</td><td> Numer części:68</td></tr><tr><td>Standard-Wall&nbsp; Niegwintowana sztywna rura PVC do wody, 1 rozmiar rury, 10 stóp długości</td> Rura PVC <td>McMaster</td><td>48925K13</td><td> Numer części:69</td></tr><tr><td>Standardowa sztywna rura PVC bez gwintu do wody, rozmiar rury 3/4, długość 5 stóp</td> Rura PVC <td>McMaster</td><td>48925K92</td><td> Numer części:70</td></tr><tr><td>Strukturalny arkusz z włókna szklanego FRP, 48 "szerokości x 96" długości, 1/2 "Gruby</td><td>McMaster</td><td>8537K15</td><td>Materiał blatu Numer części:71</td></tr><tr><td>Strukturalna kwadratowa rura z włókna szklanego FRP, 10 stóp długości, 2 "szerokości x 2" wysokości na zewnątrz, grubość ścianki 1/8"</td><td>McMaster</td><td>8548K33</td><td>Materiał stołu strukturalnego Numer części:72</td></tr><tr><td>Osad zbiornika</td><td>TopDawg Pet Supply</td><td>8479001207</td><td>Osad na dnie zbiornika kraba skrzypłocza Numer części:73</td></tr><tr><td>Sonda temperatury</td><td>Neptune Systems</td><td>Lokalny dealer</td><td>Sonda temperatury do zbiorników Numer części:74</td></tr><tr><td>Tetra TetraMarine Duże płatki morskie do wszystkich ryb morskich</td><td>Amazońskie</td><td>B00025K0US</td><td>Pokarm dla ryb, krewetek i krabów Numer katalogowy:75</td></tr><tr><td>Pompa powietrza do akwarium Tetra Whisper do akwariów o pojemności 10 galonów</td><td>Pompa powietrza Petco</td><td>2335234</td><td>do mniejszych zbiorników Numer katalogowy:76</td></tr><tr><td>Grubościenna złączka rurowa przelotowa, do wody, złącze PVC, 1 gniazdo żeńskie</td><td>Rura PVC McMaster</td><td>36895K843</td><td> Numer części:77</td></tr><tr><td>Pompa Vectra s2</td><td>Bulk Reef Supply</td><td>212141</td><td>Pompa akwariowa Numer katalogowy:78</td></tr><tr><td>Pompa wodna</td><td>TACKLIFE</td><td>GHWP1A Pompa</td><td>do czyszczenia zbiorników Numer części:79</td></tr><tr><td>Wyze Cam v2 1080p HD Wewnętrzna inteligentna kamera domowa WiFi z Noktowizor</td><td>Amazon</td><td>B076H3SRXG</td><td>DeepLabCut Recording Numer katalogowy:80</td></tr></tbody></table>

ustanowienie ekosystemu ośmiornicy dla badań biomedycznych i bioinżynieryjnych

Establishing an Octopus Ecosystem for Biomedical and Bioengineering Research

Wiele osiągnięć w badaniach biomedycznych zostało zainspirowanych odkryciem anatomicznych i komórkowych mechanizmów, które wspierają określone funkcje u różnych gatunków. Ośmiornica jest jednym z tych wyjątkowych zwierząt, które dały naukowcom nowy wgląd w dziedziny neuronauki, robotyki, medycyny regeneracyjnej i protetyki. Badania nad tym gatunkiem głowonogów wymagają stworzenia kompleksowych obiektów i intensywnej opieki zarówno nad ośmiornicą, jak i jej ekosystemem, co ma kluczowe znaczenie dla powodzenia projektu. System ten wymaga wielu mechanicznych i biologicznych systemów filtrujących, aby zapewnić zwierzęciu bezpieczne i czyste środowisko. Wraz z systemem sterowania wymagana jest specjalistyczna rutynowa konserwacja i czyszczenie, aby skutecznie utrzymać działanie obiektu przez długi czas. Zaleca się zapewnienie tym inteligentnym zwierzętom wzbogaconego środowiska poprzez zmianę krajobrazu zbiornika, włączenie różnorodnych zdobyczy i wprowadzenie trudnych zadań, które mogą wykonać. Nasze wyniki obejmują rezonans magnetyczny i obrazowanie autofluorescencyjne całego ciała, a także badania behawioralne, aby lepiej zrozumieć ich układ nerwowy. Ośmiornice mają unikalną fizjologię, która może wpływać na wiele obszarów badań biomedycznych. Zapewnienie im zrównoważonego ekosystemu jest pierwszym kluczowym krokiem w odkrywaniu ich wyjątkowych możliwości.

Wszystkie zwierzęta wykorzystane w naszych badaniach zostały pozyskane z natury, w związku z czym nie można było określić ich dokładnego wieku, a czas ich przebywania w laboratorium był zróżnicowany. Stan ośmiornic monitorowano codziennie. Nie zaobserwowano obecności pasożytów, bakterii, uszkodzeń skóry ani nieprawidłowego zachowania. Średnia masa zwierząt wynosiła 170.38 +/- 7.25 g. Każde zwierzę przebywało w oddzielnym zbiorniku o pojemności 40 galonów. Średnia ± odchylenie standardowe parametrów rejestrowanych w zbior...

Zrozumienie unikalnych fizjologicznych i anatomicznych struktur ośmiornic może mieć ogromny wpływ na badania biomedyczne. Ten przewodnik pokazuje, jak stworzyć i utrzymać środowisko morskie, aby pomieścić ten gatunek, a także zawiera najnowocześniejsze podejścia obrazowe i analityczne do wizualizacji anatomii i funkcji układu nerwowego ośmiornicy.

Ustanowienie ekosystemu ośmiornicy dla badań biomedycznych i bioinżynieryjnych

Many developments in biomedical research have been inspired by discovering anatomical and cellular mechanisms that support specific functions in different ...

Nasz protokół jest istotny, ponieważ prowadzi badaczy do utrzymania środowiska ośmiornic, wyjaśnia, jak założyć akwarium, codzienną pielęgnację ośmiornic. Technika ta pomaga nowym badaczom bez doświadczenia w opiece nad ośmiornicami stworzyć środowisko akwariowe dla ośmiornic w laboratorium i utrzymać zdrowe ośmiornice do badań. Ważne jest, aby nowi badacze zajmujący się ośmiornicami zdali sobie sprawę, że zwierzęta te wymagają dużego zaangażowania.Wymagają codziennej pielęgnacji, a jakość wody musi być stale monitorowana w stabilnym stanie, zanim jeszcze zwierzęta przybędą. Tydzień po tym, jak zbiorniki ośmiornic dojrzeją, ustaw oddzielny zbiornik na krewetki, przenosząc do zbiornika osiem galonów dojrzałej słonej wody, a następnie dodaj 15 kilogramów pokruszonego koralowca na dno zbiornika. Dodaj również kilka żywych kamieni, aby zapewnić kryjówki do linienia.Następnie przymocuj filtr kanistrowy do krawędzi zbiornika i ustaw go zgodnie z zaleceniami producenta. Dodaj pompę powietrza obok zbiornika podłączoną do rurki z dołączonym kamieniem napowietrzającym umieszczonym w zbiorniku. Gdy zmiażdżony osad koralowy rozproszy się, krewetki można dodać do zbiornika, Aby dodać krewetki po przybyciu, najpierw przenieś krewetki z wody transportowej do małego pośredniego zbiornika słonej wody na pięć minut, aby usunąć odpady bio, a następnie krewetki można dodać bezpośrednio do zbiornika.Ryby komary po przyjeździe można dodać bezpośrednio do akwarium z krewetkami. Nakarm krewetki i ryby płatkami rybnymi, martwą roślinnością lub glonami. Co tydzień czyść filtr, wymieniaj wkłady filtrujące i wymieniaj 25% wody.Korzystając z zestawów do testowania wody, codziennie sprawdzaj parametry azotu, pH i temperatury w zbiornikach na żywność. Jeśli parametry azotu w wodzie utrzymują się na wysokim poziomie, należy częściej wymieniać wodę i dodawać worek pochłaniający azot. Jeśli problemy utrzymują się dłużej niż miesiąc, przenieś krewetki do większego zbiornika.W przypadku zbiornika na kraby ułóż 10 kilogramów kamyków po jednej stronie, aby uzyskać suchy ląd, a z drugiej strony napełnij jedną galonem słonej wody. Następnie dodaj kraby skrzypłocze bezpośrednio do zbiornika. Kraby spędzają większość swojego życia na lądzie, ale mogą przebywać pod wodą przez kilka dni, co sprawia, że częściowo podwodny zbiornik ma kluczowe znaczenie dla ich długoterminowego przetrwania.Karm kraby skrzypłocze raz dziennie, dodając płatki rybne do naczynia na terenie zbiornika. Czyść zbiorniki co tydzień, najpierw usuwając kraby, a następnie zmieniając 100% słonej wody i czyszcząc kamyki. Umieść morskie małże, takie jak małże i małże, w zbiorniku słonej wody ośmiornicy.Te otworzą się, zapewniając kolejny mechanizm filtrowania wody. Przed wprowadzeniem ośmiornicy do zbiornika upewnij się, że poziomy amoniaku, azotynów i azotanów są odpowiednio poniżej 5, 25 i 10 części na milion. Miej pod ręką pompę wodną, aby usunąć atrament ośmiornicy ze zbiornika.Do tej procedury potrzebne są dwie osoby. Po przyjeździe umieść torbę na wadze i zanotuj wagę torby za pomocą ośmiornicy. Dodaj kamień napowietrzający do torby, aby zwiększyć natlenienie wody podczas przenoszenia zwierzęcia do zbiornika.Zmierz temperaturę i zasolenie wody transportowej oraz rejestruj przypadki przedłużającej się choroby po wysyłce. Nie przenosząc wody z worka do zbiornika, zawieś worek transportowy nad rogiem zbiornika, tak aby worek był częściowo zanurzony w wodzie ze zbiornika, aby rozpocząć zmianę temperatury torby transportowej. Usuń 10% wody z worka i wlej ją do zlewu, a następnie dodaj taką samą ilość wody ze zbiornika do worka.Powtarzaj co 10 minut, aż temperatura wody w worku nie będzie wyższa niż jeden stopień od temperatury wody w zbiorniku. Następnie załóż rękawiczki i umieść obie ręce pod ośmiornicą, aby zapewnić wsparcie podczas przenoszenia. Druga osoba będzie musiała delikatnie pociągnąć zassane ramiona od boku torby.Gdy ośmiornica wyjmie z torby, szybko przenieś ją do wody w nowym środowisku, przenosząc jak najmniej wody z torby transportowej. Użyj pompki ręcznej, aby usunąć atrament, który ośmiornica uwalnia w zbiorniku. Teraz zważ worek z wodą, aby uzyskać przybliżoną wagę zwierzęcia.Przez pierwsze dwa tygodnie po przyjeździe monitoruj dzienne spożycie ośmiornicy, które powinno wynosić około 4 do 8% jej wagi. Ośmiornica powinna być sprawdzana cztery razy dziennie. Po dwóch tygodniach można to zmniejszyć do dwóch razy dziennie.Waż zwierzę co dwa tygodnie i w razie potrzeby dostosuj spożycie pokarmu. Użyj dostępnego w handlu zestawu do testowania wody morskiej pod kątem poziomu pH, amoniaku, azotynów i azotanów. Dodaj odpowiednią ilość wody w zbiorniku do czterech probówek dostarczonych z zestawem.Jak określono na zestawie testowym, dodaj ilość reagenta kalorymetrycznego do odpowiedniej probówki. Jeśli poziomy amoniaku, azotynów i azotanów przekraczają odpowiednio 5, 25 i 10 części na milion, wypłucz biomasę z filtra skarpetowego lub zmień filtr na nowy. Dodatkowo oczyść biomasę z górnej części odpieniacza za pomocą szczotki i dodaj dodatkowe bakterie denitryfikacyjne do zbiornika.Jeśli problemy będą się powtarzać, zastąp 25% wody świeżą słoną wodą. Za pomocą pompy ręcznej usuń wszystkie martwe tusze krabów i krewetek ze zbiornika, a także wszelkie odchody ośmiornic. Usuń wszystkie pozostałe żywe kraby ze zbiornika i przenieś je z powrotem do zbiornika magazynowego.Następnie przestawiaj duże obiekty w zbiorniku. Następnie wprowadź do zbiornika połowę liczby krabów, które ośmiornica zjadałaby codziennie. Nakarm rozmrożone krewetki lub małe samce krabów skrzypłoczy młodocianym ośmiornicom.W zależności od eksperymentu, kraby i krewetki mogą być wprowadzane w dowolne miejsce w zbiorniku lub bezpośrednio do ośmiornicy. Oferuj pięć krewetek duchów dziennie. Aby zapewnić ośmiornicy różnorodne pożywienie, podawaj jednego żywego małża lub małża raz w tygodniu i zawsze utrzymuj trzy komary w zbiorniku.W celu cotygodniowego odkażania wyłącz skimmer, pompę i oświetlenie pojemnika na glony przed czyszczeniem układu pompy, a następnie wyłącz automatyczny zawór systemu przed usunięciem wody. Na koniec wyjmij skimmer i całą wodę tylko z systemu miski olejowej. Lekko wyszoruj pojemnik na glony, aby usunąć większość biomasy z jego ścian i wyczyść resztę obszaru studzienki szczotką, a następnie wyjmij filtr skarpetowy, wyczyść go octem i pozostaw do wyschnięcia.Co tydzień wymieniaj się innym filtrem do skarpet, wymieniając je na nowe co trzy miesiące. Po oczyszczeniu biomasy z górnej części odpieniacza, włóż odpieniacz z powrotem do systemu i rozpocznij napełnianie słoną wodą. Gdy obszar pompy zacznie się napełniać, ponownie włącz wszystkie systemy.Przestań dodawać wodę, gdy automatyczna górna część zaworu pływakowego jest w pozycji wyłączonej. Odkręcanie probówek jest cennym testem dla zrozumienia funkcji sensomotorycznych, a także poznania zdolności pamięciowych ośmiornic. Ten test był wykonywany codziennie na trzech ośmiornicach, a ośmiornice potrzebowały średnio czterech dni, aby nauczyć się otwierać probówkę.Pokazano tutaj obrazy MRI o ultrawysokiej rozdzielczości przestrzennej mózgu i ramion ośmiornicy, które razem tworzą układ nerwowy zawierający ponad 500 milionów neuronów. Jest to widok koronalny głowy, pokazujący mózg i płaty wzrokowe. W widoku koronalnym ramion sznur osiowy jest widoczny w każdym z siedmiu ramion, a strzałkowy widok przyssawek pokazuje złożoną obwodową strukturę nerwową.Tomografia kriofluorescencyjna, która generuje trójwymiarowy obraz morfologiczny całego zwierzęcia, pozwoliła na wizualizację mózgu i przyssawek ustawionych wzdłuż ramienia na długości fali 470 nanometrów. Układ trawienny jest wizualizowany w długościach fal 555 i 640 nanometrów. Po opracowaniu tej techniki możliwe było wykorzystanie narzędzi uczenia maszynowego do śledzenia i klasyfikowania ruchów ośmiornic.

establishing-an-octopus-ecosystem-for-biomedical-bioengineering

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Bioinżynieria

Niniejszy film opisuje wytwarzanie i zastosowanie urządzenia mikroprzepływowego do hodowli neuronów ośrodkowego układu nerwowego (OUN). Urządzenie to jest kompatybilne z...

BioMEMS: nawiązywanie nowych współprac pomiędzy biologami a inżynierami

Ten artykuł wideo opisuje potok o wysokiej przepustowości, który został pomyślnie ustanowiony do infekowania i analizowania dużej liczby zarodków danio pręgowanego, dostarczając nowego potężnego narzędzia do testowania związków i odkrywania leków przy użyciu całego organizmu kręgowców zwierzęcych.

Opracowanie i optymalizacja wysokoprzepustowej konfiguracji do badania zakażeń Staphylococcus epidermidis i Mycobacterium marinum jako modelu do odkrywania leków

Korzystając z bioreaktora pneumatycznego, demonstrujemy montaż, działanie i wydajność tego jednorazowego systemu bioreaktorów do wzrostu komórek ssaków.

Hodowla komórek ssaków przy użyciu systemu jednorazowego bioreaktora pneumatycznego

Protokół dla projektowania inspirowanego biologicznie jest opisany dla urządzenia do pobierania próbek opartego na szczękach jeżowca. Proces bioinspiracji obejmuje obserwację jeżowców, charakterystykę ustnika, drukowanie 3D zębów i ich montaż oraz bioeksplorację struktury zębów.

Protokół projektowania inspirowanego biologią: próbnik naziemny oparty na szczękach jeżowców

Ten artykuł opisuje szczegółową metodologię przygotowania matrycy Multiplexed Artificial Cellular MicroEnvironment (MACME) do wysokoprzepustowej manipulacji fizycznych i chemicznych sygnałów naśladujących mikrośrodowiska komórkowe in vivo oraz do identyfikacji optymalnego środowiska komórkowego dla ludzkich pluripotencjalnych komórek macierzystych (hPSC) z profilowaniem pojedynczych komórek.

Wytwarzanie multipleksowanej sztucznej macierzy mikrośrodowiska komórkowego

Biofilmy mikrobiologiczne tworzą złożone architektury na skrzyżowaniach i rozwijają się w wysoce zależne od skali wzorce przestrzenne. W tym miejscu przedstawiamy eksperymentalny system (sprzętowy i programowy) do automatycznego pozyskiwania zestawów danych optycznej tomografii koherentnej (OCT) 3D. Ten zestaw narzędzi pozwala na nieinwazyjną i wieloskalową charakterystykę morfogenezy biofilmu w przestrzeni i czasie.

Zautomatyzowana optyczna tomografia koherentna 3D w celu wyjaśnienia morfogenezy biofilmu w dużych skalach przestrzennych

Oikopleura dioica to organizm modelowy osłonic w różnych dziedzinach biologii. Opisujemy metody pobierania próbek, identyfikację gatunków, konfigurację hodowli i protokoły hodowli zwierząt i paszy dla glonów. Zwracamy uwagę na kluczowe czynniki, które przyczyniły się do wzmocnienia systemu kultury oraz omawiamy możliwe problemy i rozwiązania.

Usprawnione pobieranie próbek i hodowla pelagicznych larw kosmopolitycznych (Oikopleura dioica)

Trójwymiarowe tkanki serca bioinżynieryjne wykorzystujące kardiomiocyty pochodzące z komórek macierzystych okazały się obiecującymi modelami do badania zdrowego i chorego ludzkiego mięśnia sercowego in vitro, jednocześnie podsumowując kluczowe aspekty rodzimej niszy sercowej. Manuskrypt ten opisuje protokół wytwarzania i analizy zmodyfikowanych tkanek serca o wysokiej zawartości wygenerowanych z ludzkich pluripotencjalnych kardiomiocytów pochodzących z komórek macierzystych.

Projektowanie bioreaktora w celu usprawnienia pozyskiwania danych i modelowania przepustowości zmodyfikowanych tkanek serca

Zacumowane struktury geodezyjne zwane Arkami Koralowymi stanowią modułową, skalowalną i pionowo regulowaną platformę badawczą, która może być używana do budowania, monitorowania i zakłócania społeczności raf koralowych na wcześniej niedziałających obszarach, w tym na morzu.

Arki rafy koralowej: mezokosmos in situ i zestaw narzędzi do tworzenia społeczności rafowych

Protokół ten dokumentuje wytwarzanie i montaż SPOT, wysokoprzepustowej platformy hodowlanej opartej na rusztowaniach, w formatach 96- i 384-dołkowych. Szczegółowo opisuje również proces wysiewu dla SPOT, zarówno ręczny, jak i przy użyciu dostępnego na rynku urządzenia do obsługi cieczy.

Powtarzalna produkcja SPOT jako wysokoprzepustowej platformy hodowlanej opartej na rusztowaniach

Minibioreactor Array (MBRA) to wysokowydajny, konfigurowalny system hodowli o ciągłym przepływie, który umożliwia hodowlę złożonych społeczności drobnoustrojów, wspierając równoległe eksperymenty w celu badania dynamiki mikrobiomu, interakcji terapeutycznych i reakcji drobnoustrojów na czynniki środowiskowe.

Zaktualizowany protokół montażu i użytkowania macierzy minibioreaktorów (MBRA)

Poznaj metody ustanowienia i utrzymania akwarium dla ośmiornic w badaniach biomedycznych. Protokół obejmuje codzienną opiekę, monitoring jakości wody oraz przygotowanie zbiorników z krewetkami i krabami.

Ustanowienie ekosystemu ośmiornicy dla badań biomedycznych i bioinżynieryjnych

Przeglądaj więcej filmów