Historicamente, JoVE, The Journal of Visualized Experiments, concentrou-se principalmente na pesquisa biomédica e desenvolveu subseções para Bioengenharia, Medicina Clínica e Translacional, Imunologia e Infecção e Neurociência. Em julho, o JoVE lança sua seção de Física Aplicada, que inclui uma variedade de conteúdos, desde Física de Plasmas até Ciência de Materiais. Começamos a nova seção com um artigo notável da Purdue University, onde pesquisadores do Center for Laser-Based Manufacturing estão estudando.
A matéria existe em três estados familiares: sólido, líquido e gasoso. Se um gás for atingido com energia suficiente, os átomos podem perder elétrons ou se tornar ionizados para formar um quarto estado chamado plasma. O plasma é a forma mais abundante de matéria; ocupando cerca de 99,999% do universo visível. Usando pulsos de laser ultracurtos de 100 femtossegundos, ou 100 quatrilionésimos de segundo, nossos autores demonstram uma técnica chamada shadowgraphy de sonda de bomba, que permite que o plasma inicial seja visualizado à medida que evolui de superfícies metálicas. Ao construir um modelo de simulação, esses pesquisadores são capazes de examinar a dinâmica inicial do plasma, permitindo uma melhor compreensão de como a matéria se torna ionizada.
Para a subcategoria de ciência dos materiais da física aplicada, o JoVE se materializa na Universidade de Michigan, onde os pesquisadores estão desenvolvendo novos métodos em microfabricação. Nossos autores demonstram um método para o crescimento de microestruturas tridimensionais complexas a partir de nanotubos de carbono, que podem ser usados como moldes mestres para fundir réplicas de polímeros ou materiais biológicos. A microscopia eletrônica de varredura revela que os moldes mestres de nanotubos de carbono são reproduzidos com alta fidelidade em forma de microescala e textura em nanoescala nas réplicas de polímero feitas a partir desses moldes. A tecnologia de microfabricação permite que as operações de laboratório sejam realizadas em pequenas escalas – essencialmente colocando um laboratório em um chip.
Mudando da Física Aplicada para a fisiologia cardíaca, JoVE visita a Universidade George Washington para capturar uma preparação modificada de Langendorff. JoVE publicou vários artigos que demonstram essa preparação fisiológica, que permite que o coração bata isoladamente por horas a fio. A abordagem envolve a perfusão retrógrada do coração, através da aorta, que fecha a válvula aórtica e força o perfusato oxigenado através da circulação coronária, a fim de sustentar o tecido cardíaco.
Nossos autores apresentam uma modificação nessa preparação que envolve a canulação do apêndice atrial esquerdo, da veia cava inferior e da artéria pulmonar. Nesse estado, todas as quatro câmaras do coração são canuladas, fornecendo pressões de carga fisiológica a ambos os ventrículos e eliminando a necessidade de retroceder o coração através da aorta. Portanto, a perfusão do coração está na direção normal e o coração fornece sua própria pressão para a perfusão coronária.
Uma vez alcançado esse modelo de coração de trabalho biventricular, nossos autores procedem à configuração da imagem da fluorescência do dinucleoutídeo de nictonamida adenina, ou NADH. Essa coenzima, encontrada nas mitocôndrias, emite fluorescência em seu estado reduzido e fornece uma leitura da concentração local de oxigênio e, portanto, do metabolismo cardíaco. Esses investigadores demonstram medições de fluorescência NADH durante diferentes taxas de estimulação e, assim, ilustram o potencial desse modelo fisiologicamente relevante para fornecer informações sobre patologias cardíacas.
Em nossa seção de Bioengenharia, JoVE visita a Universidade do Pacífico para um artigo que trata da produção de seda de aranha sintética. Em 2010, JoVE publicou um artigo do laboratório de Vierra, que demonstrou técnicas de microdissecção para isolar as 12 glândulas produtoras de seda da aranha Viúva Negra. O isolamento dessas glândulas permite a realização de técnicas analíticas, a fim de identificar proteínas específicas da seda da aranha. Como as aranhas são venenosas e canibais, criá-las para produção em larga escala de seda de aranha não é realista. Portanto, o laboratório Vierra transforma bactérias com plasmídeos contendo proteínas da seda e expressa proteínas recombinantes da seda da aranha em bactérias.
Em julho deste ano, em JoVE, o grupo Vierra nos mostra um método para isolar e purificar a proteína da seda da aranha dessas bactérias. Eles então nos mostram como a proteína purificada é transformada em fibras e demonstram métodos para coletar essas fibras, além de avaliar sua força. A seda de aranha é de grande interesse para os cientistas de biomateriais, devido à sua biocompatibilidade e propriedades mecânicas, que a tornam mais forte que o aço de tração. O laboratório Vierra nos mostrou a produção em escala laboratorial de seda de aranha que pode ser estendida a um processo de fabricação em larga escala. Este breve resumo resume quatro dos cinquenta artigos que o JoVE lançará em julho. Outras publicações dignas de nota incluem demonstrações de eletroporação ex ovo em embriões de galinha em estágio avançado, produção de proteínas secretadas a partir de células humanas e a cultura ex vivo de cérebros de moscas da fruta.