Name: Estabelecendo um ecossistema de polvo para pesquisa biomédica e bioengenharia (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2021-09-22T15:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 10 s
Description: Aprenda a estabelecer e manter um aquário para polvos em pesquisa biomédica, incluindo cuidados diários e monitoramento da qualidade da água. Este método orienta pesquisadores iniciantes na criação de um ambiente estável para estudos científicos.

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Este trabalho foi apoiado pelo NIH UF1NS115817 (G.P.). O G.P. é parcialmente suportado pelas subvenções do NIH R01NS072171 e R01NS098231. Gostaríamos de agradecer a Patrick Zakrzewki e Mohammed Farhoud da Emit Imaging pela ajuda e suporte na coleta e visualização dos dados na Plataforma de Imagem Xerra. A MSU tem um acordo de pesquisa com a Bruker Biospin.

Todos os autores não declaram conflitos de interesse.

Configuração do sistema: O ecossistema do aquário foi desenvolvido de forma que sejam empregados métodos mecânicos e biológicos de filtragem e oxigenação da água. Os elementos filtrantes do sistema utilizam filtros de meias, skimmers de proteínas e limpeza regular para manter os níveis de nitrogênio e oxigênio. Mais importante, também contamos com microrganismos marinhos para consumir os perigosos compostos nitrogenados e outros resíduos biológicos, bem como aerar a água através de processos de fotoss...

Novos conceitos em pesquisa biomédica e engenharia biomédica são frequentemente inspirados na identificação de estratégias específicas que as espécies biológicas possuem para enfrentar as condições e desafios ambientais e fisiológicos. Por exemplo, a compreensão das propriedades de fluorescência em vagalumes levou ao desenvolvimento de novos sensores fluorescentes que podem relatar a atividade celular em outros organismos modelo1; identificar canais de íons ativados pela luz em algas levou ao desenvolvimento de neuromodulação de luz específica celular e temporal2,3,4,5; a descoberta de proteínas em bagres de vidro que navegam de acordo com o campo magnético da Terra levou ao desenvolvimento de neuromodulação de base magnética6,7,8,9,10,11; compreender o reflexo do sifão na Aplísia tem sido fundamental para a compreensão da base celular do comportamento12,13,14.
Os pesquisadores continuam a expandir-se sobre a atual bioengenharia e caixa de ferramentas filogenéticas, aproveitando os pontos fortes e novas perspectivas únicas sobre funções fisiológicas que espécies de laboratório não convencionais possuem. Os órgãos federais estão começando a apoiar essas linhas de estudos financiando novos trabalhos realizados em diversas espécies.
Um gênero de animais com capacidade única de anatomia e regeneração, bem como o controle adaptativo de cada um de seus braços, biólogos e engenheiros fascinantes, e audiências cativantes de todas as partes da sociedade são os Polvos17. De fato, muitos aspectos da fisiologia e comportamento do polvo foram estudados ao longo das últimas décadas15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26 . No entanto, desenvolvimentos recentes em biologia molecular e evolutiva, robótica, gravação de movimento, imagem, aprendizado de máquina e eletrofisiologia aceleram descobertas relacionadas à fisiologia e comportamento do polvo e as traduzem em estratégias inovadoras de bioengenharia27,28,29,30,31,32,33,34,35 36,37,38,39.
Aqui descrevemos como criar e manter a criação de polvos, o que seria de interesse e relevância para cientistas e engenheiros de diferentes origens, interesses científicos e objetivos. No entanto, nossos resultados se concentram na aplicação de polvos em neurociência e pesquisa de neuroengenharia. O polvo tem um sistema nervoso altamente desenvolvido com 45 milhões de neurônios no cérebro central, 180 milhões de neurônios nos lobos ópticos e 350 milhões de neurônios adicionais nos oito cabos axiais e gânglios periféricos; em comparação, um cão tem um número semelhante de neurônios e um gato apenas metade dele40. Ao contrário do sistema nervoso vertebrado, há apenas fibras diferentes e 140K que conectam os milhões de neurônios no cérebro do polvo aos milhões de neurônios em cada um dos cabos axiais de seu braço40,41,42. Essas relativamente poucas fibras interconectadas sugerem que a maioria dos detalhes para a execução dos programas motores são realizados no próprio cabo axial, enfatizando o controle neuronal exclusivamente distribuído que os polvos possuem. Os braços do polvo têm um controle motor fino extraordinário, permitindo-lhes habilidades de manipulação, como abrir tampas de frascos, mesmo quando estão dentro do recipiente. Esta capacidade motora preênsil altamente desenvolvida é exclusiva da classe de Cefalópodes (polvo, cuttlefish e lula)43.
De fato, através de centenas de milhões de anos de evolução, o polvo desenvolveu um notável e sofisticado genoma e sistema fisiológico43,44 que inspirou novos desenvolvimentos e progressos em campos científicos e de engenharia. Por exemplo, um adesivo resistente à água baseado na estrutura anatômica dos do polvo pode grudar em superfícies molhadas e secas45; um material de camuflagem sintética inspirado na pele de camuflagem do polvo pode transformar uma superfície plana e 2D em uma tridimensional com solavancos e poços46. Robôs macios e autônomos em miniatura (ou seja, Octobots) que no futuro poderiam servir como ferramentas cirúrgicas dentro do corpo47; e um braço (ou seja, OctoArm) ligado a um robô semelhante a um tanque48 também foram desenvolvidos. Muitas espécies de polvos são usadas em pesquisas biomédicas, por exemplo, Polvo vulgaris, Polvo sinensis, Polvo variabilis e polvo bimaculoides (O. bimaculoides); o O. vulgaris e O. bimaculoides sendo os mais comuns34,49,50. O sequenciamento recente de diferentes genomas de polvo torna esse gênero de particular interesse e abre novas fronteiras na pesquisa de polvo34,43,51,52.
O. bimaculoides usados em nossa configuração é uma espécie de polvo de tamanho médio, descoberta pela primeira vez em 1949, que pode ser encontrada em águas rasas ao largo da costa nordeste do Pacífico, do centro da Califórnia ao sul da península da Baja Califórnia17. Pode ser reconhecido pelos falsos olhos em seu manto abaixo de seus olhos. Comparado ao Polvo Do Pacífico Gigante (Enteroctopus dofleini) e ao Polvo Comum (O. vulgaris), o Polvo de Dois Pontos da Califórnia (O. bimaculoides) é relativamente pequeno em tamanho, começando menor que alguns centímetros, crescendo rapidamente como um jovem. Quando criado dentro de um laboratório, o tamanho do manto adulto pode crescer para um tamanho médio de 100 cm e pesar até 800 g53,54. Os polvos têm um rápido período de crescimento nos primeiros 200 dias; até lá, eles são considerados adultos e continuam a crescer ao longo do resto de suas vidas55,56,57. Polvos podem ser canibais, especialmente quando ambos os sexos estão alojados juntos dentro de um tanque; portanto, eles precisam ser alojados individualmente em tanques separados58.

<table><tbody><tr><td>1-3/4 pol. Broca</td><td>Home Depot</td><td>204074205</td><td>Ferramenta de corte de vidro Número da peça:1</td></tr><tr><td>Sensores de fluxo de 1"</td><td>Neptune Systems</td><td>Local Dealer</td><td>Pipe com sensor para medir o fluxo de água Número da peça:2</td></tr><tr><td>Filtro de Anteparo de 1"</td> Filtro de Fornecimento de Recife a <td>Granel</td><td>207113</td><td>Filtro para tanque de saída de água Número da peça:3</td></tr><tr><td>Tanque de 10 galões</td><td>Preuss</td><td>Pets Revendedor Local</td><td>Tanque de retenção de caranguejo violinista Número da peça:4</td></tr><tr><td>Meia de Filtro de Malha de Monofiliment de Nylon de 4 polegadas X 12 polegadas 200 Micron com Anel de Plástico</td> Filtro <td>de UJ41171</td><td>AQUAMAXX</td><td>para grande matéria orgânica no reservatório Número da peça:5</td></tr><tr><td>Aquário de 40 galões</td><td>Preuss Pets</td><td>Local Dealer</td><td>4 Tanques de aquário de alimentos Número da peça:6</td></tr><tr><td>Tanques de poli de 60g - retângulo</td><td>Preuss Pets</td><td>Local Dealer</td><td>2 Armazenamento de água (água salgada e doce) Número da peça:7</td></tr><tr><td>Active Aqua 1/10th HP Hydroponic ou Aquarium Chiller 2018 Model</td><td>WayWe</td><td>719574198463</td><td>Para resfriar água continuamente Número da peça:8</td></tr><tr><td>ALAZCO 2 Escova de Rejunte de Azulejo Pesado</td><td>ALAZCO</td><td>B06W2FT5V5 Limpeza do</td><td>Tanque Número da peça:9</td></tr><tr><td>Kit de Teste de Amônia</td><td>Aquarium Pharmaceuticals</td><td>33D</td><td>Para teste de água Número da peça:10</td></tr><tr><td>Sistema Apex WiFi</td><td>Sistemas Neptune</td> Conexão do sistema <td>de revendedor local</td><td>para monitoramento externo Número da peça:11</td></tr><tr><td>Kit de teste de aquário API</td><td>Amazon</td><td>B001EUE808</td><td>Para teste de água Número da peça:12</td></tr><tr><td>Kit de teste de cobre API</td><td>Amazon</td><td>B0006JDWH8</td><td>Para teste de água Número da peça:13</td></tr><tr><td>Unidades da Série Aqua Ultraviolet Classic UV 25 Watt Aqua</td><td>Ultraviolet</td><td>A00028</td><td>Para remover bactérias que saem do sistema de reservatório Número da peça:14</td></tr><tr><td>Insertos de Filtro de Espuma AquaClear 50, pacote de 3</td> Insertos de Filtro de Carbono para Tanque de Alimentos <td>Aquaclear</td><td>A1394</td><td> Número da peça:15</td></tr><tr><td>Filtro de Energia para Aquário Aqueon QuietFlow LED PRO 30</td><td></td><td>Unidades de filtragem de tanque de alimentos Aqueon 100106082 Número da peça:16</td><td></td></tr><tr><td>Kit de Recarga Automática (ATK) (Cada um inclui 1 módulo FMM, 2 sensores ópticos e 1 flutuador)</td><td>Neptune</td><td>Systems Local Dealer</td><td>Para tanque de água doce Número da peça:17</td></tr><tr><td>Recarga automática da RODI (LLC)</td><td>Neptune</td><td>Systems Local Dealer</td><td>De armazenamento de água para tanques de polvo Número da peça:18</td></tr><tr><td>Trochus Snail</td><td>LiveAquaria</td><td>CN-112080</td><td>Para algas bin Número da peça:19</td></tr><tr><td>Algas Chaetomorpha, Aquacultivadas</td><td>LiveAquaria</td><td>BVJ-76354</td><td>Para algas bin Número da peça:20</td></tr><tr><td>Amêijoas - Vivas, Casca Dura, Cereja, Selvagem, EUA Dúzia</td><td>de Fulton Fish Market</td><td>N/A</td><td>Comida viva Número da peça:21</td></tr><tr><td>Mistura Clássica de Sal Marinho - Tropic Marin</td><td>Bulk Reef Supply</td><td>211813</td><td>Sal para água do tanque Número da peça:22</td></tr><tr><td>Tubo de Plástico PVC Macio Masterkleer Transparente, para Ar e Água, 3/4" ID,&nbsp; 1" OD</td><td>McMaster</td><td>5233K71</td><td>Ferramenta de limpeza Número da peça:23</td></tr><tr><td>Continuum Aquablade-P Raspador de Algas Seguro em Acrílico com Lâmina de Plástico - 15 Polegadas</td><td>Marine Depot</td><td>4C31001</td><td>Ferramenta de limpeza Número da peça:24</td></tr><tr><td>Kit de Teste de Cobre</td><td>Aquarium Pharmaceuticals</td><td>65L</td><td>Para teste de água Número da peça:25</td></tr><tr><td>Curve Refugium CREE LED Aquarium Light</td><td>Eshopps</td><td>6500K</td><td>Algae bin light Número da peça:26</td></tr><tr><td>Bombas de retorno Eheim 1262</td><td>Bomba</td><td>EHEIM 1250219</td><td>para tanques de armazenamento Número da peça:27</td></tr><tr><td>Eshopps R-100 Refugium Sump GEN 3</td><td>Eshopps</td><td>15000</td><td>Sistema de reservatório Número da peça:28</td></tr><tr><td>Álcool etílico, 200 Prova</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>64-17-5</td><td>Anestesia Número da peça:29</td></tr><tr><td>Extech DO600 ExStik II Medidor de Oxigênio Dissolvido Extech</td><td></td><td>DO600</td><td>Medição de oxigênio Número da peça:30</td></tr><tr><td>Caranguejos Fiddler; vivo; dúzia</td><td>CAMARÃO SALMOURA NORDESTE</td><td>N/A</td><td>Comida viva Número da peça:31</td></tr><tr><td>Cartuchos de Filtro</td><td>Filtros de tanque Aqueon</td><td>100106087</td><td>Food Número da peça:32</td></tr><tr><td>Areia Seca de Coral Triturado da Flórida - CaribSea</td><td>Bulk Reef Supply</td><td>212959</td><td>Sedimento para fundo do tanque Número da peça:33</td></tr><tr><td>Módulo FMM</td> Controlador de <td>revendedor local</td> da <td>Neptune Systems</td><td>para sistema apex Número da peça:34</td></tr><tr><td>Fritz-Zyme TurboStart 900 - Fritz</td><td>Bulk Reef Supply</td><td>213036</td><td>Bactérias start Número da peça:35</td></tr><tr><td>Bomba de tambor operada manualmente, sifão, bomba básica com bico, para balde tipo recipiente, Balde</td><td>Grainger</td><td>38Y789</td><td>Bomba Manual de Água Número da peça:36</td></tr><tr><td>Kit de Teste de pH Alto</td><td>Aquarium Pharmaceuticals</td><td>27</td><td>Para teste de água Número da peça:37</td></tr><tr><td>Rede de Malha Fina Imagitarium para Camarão</td><td>Petco</td><td>2580993</td><td>Rede de transferência de camarão e peixe Número da peça:38</td></tr><tr><td>Kit de Detecção de Vazamento (LDK) - Inclui módulo FMM mais 2 sensores ALD</td><td>Sistemas</td> <td>NeptuneRevendedor Local</td><td>Colocado no chão para detectar água Número da peça:39</td></tr><tr><td>Almofada de Limpeza de Algas Lee'S Jumbo - Glass</td><td>Marine Depot</td><td>LE12007</td><td>Ferramenta de Limpeza Número da peça:40</td></tr><tr><td>Pedras vivas</td><td>Preuss Pets</td><td>Habitat do Revendedor Local</td><td>para polvo Número da peça:41</td></tr><tr><td>Escova de Limpeza de Garrafas Longas 17" Extra Long</td><td>Haomaomao</td><td>B07FS7J7PN Limpeza do</td><td>Tanque Parte número:42</td></tr><tr><td>Cloreto</td><td>de magnésio Sigma-Aldrich</td><td>M1028-100ML</td><td>Eutanásia Número da peça:43</td></tr><tr><td>Suporte de Sonda Magnética</td><td>Neptune Systems</td><td>Revendedor Local</td><td>Para segurar sondas de sensor de ápice Número da peça:44</td></tr><tr><td>Camarão Fantasma Marinho</td><td>CAMARÃO SALMOURA NORDESTE</td><td>N/A</td><td>Comida viva Número da peça:45</td></tr><tr><td>Meios de Filtro de Sacos de Carbono Marineland C-Series Canister, 2 contagem</td><td>Chewy</td><td>98331</td><td>Para níveis elevados de cobre Número da peça:46</td></tr><tr><td>Saco Nitra-Zorb</td><td>Aquarium Pharmaceuticals</td><td>AP2213</td><td>Absorve compostos de nitrogênio Número da peça:47</td></tr><tr><td>Kit de Teste de Nitrato</td><td>Aquarium Pharmaceuticals</td><td>LR1800</td><td>Para teste de água Número da peça:48</td></tr><tr><td>Kit de Teste de Nitrito</td><td>Aquarium Pharmaceuticals</td><td>26</td><td>Para testes de água Número da peça:49</td></tr><tr><td>Cilindro de Pedras de Ar Pawfly de 2 Polegadas 6 PCS Difusor de Bolha Airstones para Bomba de Aquário de Tanque de Peixes Água</td><td></td><td>Aeradada Amazon B076S56XWX Azul Número da peça:50</td><td></td></tr><tr><td>Tubulação de Linha Aérea Penn Plax para Aquários - ndash; Transparente e Flexível Resiste a Dobras, 8 Pés Tubulação Amazon B0002563MM padrão</td><td></td><td></td><td>para conectar a bomba de ar à pedra de ar Número da peça:51</td></tr><tr><td>Encanamento com uniões/válvulas mais mangueira flexível de 3/4"</td><td>Preuss Pets</td><td>Revendedor Local</td><td>Transporte de água Número da peça:52</td></tr><tr><td>Módulo PM1</td><td>Neptune Systems</td><td>Revendedor Local</td><td>Módulo de controle de energia para apex Número da peça:53</td></tr><tr><td>Proteína skimmer</td><td>Reef Octopus</td><td>AC20284</td><td>Remove resíduos biológicos do sistema Número da peça:54</td></tr><tr><td>PVC Placa de montagem Apex, ilhós, montagens de fio</td><td>Neptune Systems</td><td>Local Dealer</td><td>Ajuda a garantir a organização dos fios e tubulações dentro do sistema Número da peça:55</td></tr><tr><td>PVC Regular Cement e 4-Ounce NSF Purple Primer</td><td>Amazon</td><td>Oatey - 30246</td><td>Para conectar tubos de PVC Número da peça:56</td></tr><tr><td>Unidade RODI</td><td>Neptune</td><td>Systems Revendedor Local</td><td>RO Water Número da peça:57</td></tr><tr><td>Sondas de Salinidade</td><td>HANNA</td><td>HI98319</td><td>Mede a salinidade da água Número da peça:58</td></tr><tr><td>Seachem Pristine Aquarium Treatment</td><td>Seachem</td><td>1438</td><td>Fornece bactérias que decompõem o excesso de comida, resíduos e detritos Número da peça:59</td></tr><tr><td>Estabilizador</td> <td>de Aquário Seachem StabilitySeachem</td><td>116012607</td><td>Seachem Stability estabelecerá rapidamente e com segurança o biofiltro de aquário em sistemas de água doce e marinhos Número da peça:60</td></tr><tr><td>Conjunto de tampas lexan</td><td>Preuss Pets</td><td>Revendedor Local</td><td>Tampas de tanque de aquário Número da peça:61</td></tr><tr><td>Conjunto de vários cabos de aquabus de comprimento estendido</td><td>Neptune Systems</td><td>Cabos de revendedor local</td><td>para sistema Apex Número da peça:62</td></tr><tr><td>Raspador de Algas de Aquário SLSON Escova de Esponja de Dupla Face Limpa Alça Longa Purificador de Tanque de Peixes para Aquários de Vidro</td><td>Amazon</td><td>B07DC2TZCJ</td><td>Ferramenta de limpeza Número da peça:63</td></tr><tr><td>Encaixe de Tubo de PVC de Parede Padrão para Água, Adaptador de Cotovelo de 45 Graus, Soquete 3/4 Fêmea x 3/4 Soquete Macho</td> Tubo de PVC <td>McMaster</td><td>4880K189</td><td> Número da peça:64</td></tr><tr><td>Parede Padrão&nbsp; Encaixe de Tubo de PVC para Água, 90 Graus&nbsp; Cotovelo&nbsp; Adaptador,&nbsp; 1 Soquete Fêmea x 1 Soquete Macho</td><td>McMaster</td><td>4880K773</td><td>Tubo de PVC Número da peça:65</td></tr><tr><td>Padrão-Parede&nbsp; Encaixe de Tubo de PVC para Água, Adaptador,&nbsp; 1&nbsp; Soquete-Connect&nbsp; Fêmea x 1 Macho Barbed McMaster</td><td></td><td>4880K415</td><td>Tubo de PVC Número da peça:66</td></tr><tr><td>Standard-Wall&nbsp; Encaixe de Tubo de PVC para Água, Reto&nbsp; Redutor,&nbsp; 2 Soquetes Fêmea x&nbsp; 3/4&nbsp; Soquete Fêmea</td><td>McMaster</td><td>4880K008</td><td>Tubo de PVC Número da peça:67</td></tr><tr><td>Padrão-Parede&nbsp; Conector de Tubo PVC para Água, Conector Tee,&nbsp; Branco,&nbsp; 1 Tamanho&nbsp; Soquete-Connect&nbsp; Tubo de</td> PVC <td>Fêmea McMaster</td><td>4880K43</td><td> Número da peça:68</td></tr><tr><td>Standard-Wall&nbsp; Tubo de PVC Rígido Não Rosqueado para Água, 1 Tamanho de Tubo, 10 Pés de Comprimento</td><td>Tubo de PVC McMaster</td><td>48925K13</td><td> Número da peça:69</td></tr><tr><td>Tubo de PVC Rígido Não Rosqueado de Parede Padrão para Água, Tamanho de Tubo de 3/4, 5 Pés de Comprimento</td><td>Tubo de PVC McMaster</td><td>48925K92</td><td> Número da peça:70</td></tr><tr><td>Folha de Fibra de Vidro FRP Estrutural, 48" de Largura x 96" de Comprimento, 1/2" de espessura</td><td>McMaster</td><td>8537K15</td><td>Material do tampo da mesa Número da peça:71</td></tr><tr><td>Tubo quadrado de fibra de vidro FRP estrutural, 10 pés de comprimento, 2" de largura x 2" de altura externa, espessura da parede de 1/8"</td><td>McMaster</td><td>8548K33</td><td>Material da mesa estrutural Número da peça:72</td></tr><tr><td>Sedimento</td><td>do tanque TopDawg Pet Supply</td><td>8479001207</td><td>Sedimento para fundo do tanque de caranguejo violinista Número da peça:73</td></tr><tr><td>Sonda de temperatura</td><td>Neptune Systems</td><td>Local Dealer</td><td>Sonda de temperatura para tanques Número da peça:74</td></tr><tr><td>Tetra TetraMarine Grandes Flocos de água salgada para todos os peixes marinhos</td><td></td><td>Amazon B00025K0US</td><td>Comida para peixes, camarões e caranguejos Número da peça:75</td></tr><tr><td>Bomba de ar para aquários Tetra Whisper para aquários de 10 galões</td><td>Petco</td><td>2335234</td><td>Bomba de ar para tanques menores Número da peça:76</td></tr><tr><td>Encaixe de Tubo de Parede Grossa, para Água, Conector de PVC, 1 Soquete Fêmea</td><td>McMaster</td><td>36895K843</td><td>Tubo de PVC Número da peça:77</td></tr><tr><td>Bomba Vectra s2</td><td>Bomba de Abastecimento de Recife a Granel</td><td>212141</td><td>Bomba de Aquário Número da peça:78</td></tr><tr><td>Bomba de Água</td><td>TACKLIFE</td><td>GHWP1A</td><td>Bomba para limpeza de tanques Número da peça:79</td></tr><tr><td>Câmera Inteligente Wi-Fi Interna Wyze Cam v2 1080p HD com Visão noturna</td><td>Amazon</td><td>B076H3SRXG</td><td>DeepLabCut Recording Número da peça:80</td></tr></tbody></table>

estabelecendo um ecossistema de polvo para pesquisa biomédica e bioengenharia

Establishing an Octopus Ecosystem for Biomedical and Bioengineering Research

Muitos desenvolvimentos em pesquisas biomédicas foram inspirados pela descoberta de mecanismos anatômicos e celulares que suportam funções específicas em diferentes espécies. O polvo é um desses animais excepcionais que deu aos cientistas novas percepções sobre os campos da neurociência, robótica, medicina regenerativa e próteses. Pesquisas com esta espécie de cefalópodes exigem a configuração de instalações complexas e cuidados intensivos tanto para o polvo quanto para seu ecossistema que é fundamental para o sucesso do projeto. Este sistema requer múltiplos sistemas de filtragem mecânica e biológica para fornecer um ambiente seguro e limpo para o animal. Junto com o sistema de controle, a manutenção e limpeza de rotina especializadas são necessárias para manter efetivamente a instalação funcionando a longo prazo. É aconselhável fornecer um ambiente enriquecido a esses animais inteligentes, mudando a paisagem do tanque, incorporando uma variedade de presas e introduzindo tarefas desafiadoras para que eles trabalhem. Nossos resultados incluem ressonância magnética e uma imagem de autofluorescência de corpo inteiro, bem como estudos comportamentais para entender melhor seu sistema nervoso. Polvos possuem fisiologia única que pode impactar muitas áreas da pesquisa biomédica. Fornecer-lhes um ecossistema sustentável é o primeiro passo crucial para descobrir suas distintas capacidades.

Todos os animais em nossos estudos foram obtidos da natureza, e assim sua idade exata não pôde ser determinada e sua permanência no laboratório foi variável. A condição do polvo era observada diariamente. Não vimos parasitas, bactérias, danos na pele ou comportamento anormal. O peso médio dos animais foi de 170,38 +/- 77,25 g. Cada animal habitava seu próprio tanque de 40 galões. O desvio padrão médio ± para os parâmetros registrados para um tanque ao longo de uma semana foram: pH 8,4 ± 0,0, salinidade 34,06 ± 0,61 ppt, ...

Compreender as estruturas fisiológicas e anatômicas únicas dos polvos pode impactar muito a pesquisa biomédica. Este guia demonstra como configurar e manter um ambiente marinho para acomodar esta espécie e inclui imagens de última geração e abordagens analíticas para visualizar a anatomia e a função do sistema nervoso do polvo.

Estabelecendo um ecossistema de polvo para pesquisa biomédica e bioengenharia

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

Nosso protocolo é significativo porque orienta os pesquisadores sobre a manutenção de um ambiente de polvo, explicando como montar o aquário, cuidados diários com polvos. Esta técnica orienta novos pesquisadores sem experiências de cuidado com polvos, configurando um ambiente de aquário para polvos em laboratório e mantendo polvos saudáveis para pesquisa. É importante que novos pesquisadores com polvos percebam que esses animais requerem um forte comprometimento.Eles exigem cuidados diários e a qualidade da água precisa ser monitorada continuamente em condições estáveis antes mesmo da chegada dos animais. Uma semana após a maturação dos tanques de polvo, configure um tanque de camarão separado transferindo oito galões de água salgada amadurecida para o tanque, em seguida, adicione 15 kg de coral esmagado ao fundo do tanque. Adicione também algumas rochas vivas para fornecer esconderijos para a fusão.Em seguida, conecte um filtro de recipiente na borda do tanque e configure-o conforme indicado pelo fabricante. Adicione uma bomba de ar ao lado do tanque conectada a um tubo com uma pedra de ar anexada colocada no tanque. Uma vez que o sedimento de coral esmagado dissipa o camarão pode ser adicionado ao tanque, Para adicionar o camarão na chegada, primeiro mova o camarão da água de transporte para o pequeno tanque de água salgada intermediado por cinco minutos para remover o biorevogamento, então o camarão pode ser adicionado diretamente ao tanque.Os peixes-mosquitos, na chegada, podem ser adicionados diretamente ao tanque de camarão. Alimente o camarão e os peixes com flocos de peixe, vegetação morta ou algas. Toda semana, limpe o filtro, troque as almofadas do filtro e troque 25% da água.Usando kits de teste de água, verifique parâmetros de nitrogênio, pH e temperatura diariamente nos tanques de alimentos. Se os parâmetros de nitrogênio da água permanecerem altos, troque a água com mais frequência e adicione um saco absorvente de nitrogênio. Se os problemas persistirem por mais de um mês, mova o camarão para um tanque maior.Para o tanque de caranguejo, empilhe 10 kg de pedras de um lado para criar terra seca, e encha o outro lado com um galão de água salgada. Em seguida, adicione caranguejos violinista diretamente no tanque. Os caranguejos passarão a maior parte de suas vidas em terra, mas podem ficar debaixo d'água por alguns dias de cada vez, tornando um tanque parcialmente subaquático crucial para sua sobrevivência a longo prazo.Alimente os caranguejos violinista uma vez por dia adicionando flocos de peixe no prato na área do tanque. Limpe os tanques semanalmente removendo os caranguejos e depois trocando 100% da água salgada e limpando as pedras. Coloque moluscos bivalve marinhos, como moluscos e mexilhões, dentro do tanque de água salgada do polvo.Esses moluscos se abrirão, fornecendo outro mecanismo de filtragem de água. Antes de introduzir o polvo no tanque, certifique-se de que os níveis de amônia, nitrito e nitrato estejam abaixo de 5, 25 e 10 partes por milhão, respectivamente. Tenha uma bomba de mão de água disponível para remover tinta de polvo do tanque.Duas pessoas são necessárias para este procedimento. Na chegada, coloque o saco na balança e regisse o peso do saco com o polvo. Adicione uma pedra de ar ao saco para aumentar a oxigenação da água enquanto transfere o animal para o tanque.Meça a temperatura e a salinidade da água do transporte e registos recordes de doença prolongada após o embarque. Sem transferir água do saco para o tanque, pendure o saco de transporte sobre o canto do tanque com o saco parcialmente submerso na água do tanque para começar a mudar a temperatura do saco de transporte. Retire 10% da água do saco e despeje-a na pia, em seguida, adicione a mesma quantidade de água do tanque ao saco.Repita a cada 10 minutos até que a temperatura da água no saco não seja mais do que um grau diferente da temperatura da água no tanque. Em seguida, use luvas e coloque as duas mãos sob o polvo para fornecer suporte durante a transferência. A segunda pessoa precisará puxar suavemente os braços aspirados do lado do saco.Uma vez que o polvo está fora do saco, mova-o rapidamente para a água de seu novo habitat, transferindo o mínimo de água possível do saco de transporte. Use a bomba manual para remover qualquer tinta que o polvo solte quando estiver no tanque. Agora pese o saco com água para obter o peso aproximado do animal.Nas duas primeiras semanas após a chegada, monitore o consumo diário do polvo, que deve ficar em torno de 4 a 8% de seu peso. O polvo deve ser verificado quatro vezes por dia. Isso pode ser reduzido para duas vezes por dia após duas semanas.Pesar o animal a cada duas semanas e ajustar o consumo alimentar conforme necessário. Use um kit de teste de água salgada disponível comercialmente para pH, amônia, nitrito e nitrato. Adicione a quantidade direcionada ao kit de água do tanque aos quatro tubos de ensaio fornecidos com o kit.Conforme especificado no kit de teste, adicione a quantidade de reagente calorimétrico ao tubo correspondente. Se os níveis de amônia, nitrito e nitrato estiverem acima de 5, 25 e 10 partes por milhão, respectivamente, lave a biomassa do filtro de meias ou mude para um novo filtro de meia. Além disso, limpe a biomassa do topo do skimmer com um pincel e adicione bactérias denitificantes adicionais ao tanque.Se os problemas persistirem, substitua 25% da água por água salgada fresca. Usando uma bomba de mão, remova todas as carcaças de caranguejo e camarão mortos do tanque, bem como qualquer matéria fecal de polvo. Remova todos os caranguejos vivos restantes do tanque e mova-os de volta para o tanque de armazenamento.Em seguida, reorganize objetos grandes dentro do tanque. Então, introduza metade do número de caranguejos que o polvo comeria diariamente ao tanque. Alimente camarão descongelado ou pequenos caranguejos machos para polvos juvenis.Dependendo do experimento, caranguejos e camarões podem ser introduzidos em qualquer lugar do tanque, ou diretamente no polvo. Ofereça cinco camarões fantasmas diariamente. Para fornecer uma variedade de alimentos para o polvo, dê um molusco vivo ou mexilhões uma vez por semana, e mantenha sempre três peixes mosquitos dentro do tanque.Para o saneamento semanal, desligue as luzes da lixeira, da bomba e das algas antes de limpar o sistema da bomba e, em seguida, desligue a válvula automática do sistema antes de remover a água. Finalmente, remova o skimmer e toda a água apenas do sistema de sump. Esfregue levemente a caixa de algas para remover a maior parte da biomassa de suas paredes e limpe o resto da área com um pincel, depois remova o filtro de meias, limpe-o com vinagre e deixe-o secar.Gire com outro filtro de meia a cada semana, substituindo por novos a cada três meses. Depois de limpar a biomassa do topo do skimmer, coloque o skimmer de volta no sistema e comece a encher com água salgada. Quando a área da bomba começar a encher, ligue todos os sistemas de volta.Pare de adicionar água quando a parte superior automática da válvula flutuante estiver na posição desligada. Desaparafusar tubos de ensaio é um teste valioso para entender a função sensorial, bem como aprender as capacidades de memória dos polvos. Este teste foi realizado diariamente em três polvos, e os polvos levaram quatro dias em média para aprender a abrir o tubo de ensaio.Aqui são mostradas imagens de ressonância magnética de ultra-alta resolução espacial do cérebro e braços do polvo que, juntos, formam um sistema nervoso contendo mais de 500 milhões de neurônios. Esta é uma visão coronal da cabeça, mostrando o cérebro e os lobos ópticos. Na visão coronal dos braços, o cordão axial é visível em cada um dos sete braços, e uma visão sagital dos demonstra uma complexa estrutura nervosa periférica.A tomografia crio-fluorescência, que gera uma imagem morfológica tridimensional de todo o animal, permitiu a visualização do cérebro e dos posicionados ao longo do braço no comprimento de onda de 470 nanômetros. O sistema digestivo é visualizado nos comprimentos de onda de 555 e 640 nanômetros. Após o desenvolvimento dessa técnica, foi possível utilizar ferramentas de aprendizado de máquina para rastreamento e classificação dos movimentos do polvo.

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BioMEMS: Forjar novas colaborações entre biólogos e engenheiros

Este artigo descreve o vídeo elevado rendimento oleoduto que tenha sido estabelecida com sucesso para infectar e analisar um grande número de embriões de peixes-zebra proporcionando uma nova ferramenta poderosa para o teste e composto de descoberta de medicamentos usando um animal vertebrado organismo inteiro.

Criação e Otimização de um Setup de Alto Rendimento para o Estudo<em&gt; Staphylococcus epidermidis</em&gt; E<em&gt; Mycobacterium marinum</em&gt; Infecção como um modelo para a Descoberta de Drogas

Usando um biorreator pneumático, demonstramos a montagem, operação e desempenho deste sistema de biorreator de uso único para o crescimento de células de mamíferos.

O cultivo de células de mamíferos utilizando um uso único sistema pneumático Bioreactor

Um protocolo para design bioinspirado é descrito para um dispositivo de amostragem baseado nas mandíbulas de um ouriço-do-mar. O processo de bioinspiração inclui a observação dos ouriços-do-mar, a caracterização do bocal, a impressão 3D dos dentes e sua montagem e a bioexploração da estrutura dentária.

Um protocolo para Bioinspirada Projeto: Um Sampler terra Baseado em Sea Urchin Jaws

Este artigo descreve a metodologia detalhada para preparar uma matriz multiplexado Artificial celular microambiente (MACME) para manipulação de alta produtividade de física e química sugestões imitando na vivo o microambiente celular e para Identifica o ambiente celular ideal para as células-tronco pluripotentes humanas (hPSCs) com perfis de célula única.

Fabricação de uma matriz de microambiente celular Artificial multiplexado

Os biofilmes microbianos formam arquiteturas complexas em interfases e se desenvolvem em padrões espaciais altamente dependentes de escala. Aqui, apresentamos um sistema experimental (Hard-e software) para a aquisição automatizada de conjuntos de dados de tomografia de coerência óptica 3D (OCT). Este conjunto de ferramentas permite a caracterização não invasiva e em várias escalas da morfogênese do biofilme no espaço e no tempo.

Tomografia de coerência óptica 3D automatizada para elucidar a morfogênese do biofilme sobre grandes escalas espaciais

Oikopleura dioica é um organismo modelo tunicate em vários campos da biologia. Descrevemos métodos de amostragem, identificação de espécies, configuração de cultivo e protocolos de cultivo para os animais e alimentação de algas. Destacamos fatores-chave que ajudaram a fortalecer o sistema cultural e discutir os possíveis problemas e resoluções.

Amostragem e Cultivo Simplificado da Larvacean Cosmopolita Pelagic, Oikopleura dioica

Tecidos cardíacos tridimensionais bioprojetados usando cardiomiócitos derivados de células-tronco têm emergido como modelos promissores para estudar o miocárdio humano saudável e doente in vitro , enquanto recapitulam aspectos-chave do nicho cardíaco nativo. Este manuscrito descreve um protocolo para fabricação e análise de tecidos cardíacos projetados de alto conteúdo gerados a partir de cardiomiócitos derivados de células-tronco pluripotentes induzidos por humanos.

Projetando um Biorreator para Melhorar a Aquisição de Dados e Modelar o Rendimento de Tecidos Cardíacos Projetados

Estruturas geodésicas de águas médias atracadas chamadas Coral Arks fornecem uma plataforma de pesquisa modular, escalável e verticalmente ajustável que pode ser usada para construir, monitorar e perturbar comunidades de recifes de coral em áreas anteriormente inoperantes, incluindo offshore.

Arcas de Recifes de Coral: Um Mesocosmo In Situ e Kit de Ferramentas para Montar Comunidades de Recifes

Este protocolo documenta a fabricação e montagem do SPOT, uma plataforma de cultura baseada em andaimes de alto rendimento, nos formatos de 96 e 384 poços. Ele também detalha o processo de semeadura do SPOT, tanto manual quanto usando um manipulador de líquidos disponível comercialmente.

Fabricação reprodutível de SPOT como uma plataforma de cultura baseada em andaimes de alto rendimento

O Minibioreactor Array (MBRA) é um sistema de cultura de fluxo contínuo, personalizável e de alto rendimento que permite o cultivo de comunidades microbianas complexas, apoiando experimentos paralelos para estudar a dinâmica do microbioma, interações terapêuticas e respostas microbianas a fatores ambientais.

Protocolo atualizado para montagem e uso do arranjo de minibiorreatores (MBRA)

Aprenda a estabelecer e manter um aquário para polvos em pesquisa biomédica, incluindo cuidados diários e monitoramento da qualidade da água. Este método orienta pesquisadores iniciantes na criação de um ambiente estável para estudos científicos.

Estabelecendo um ecossistema de polvo para pesquisa biomédica e bioengenharia

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