Um novo fluxo de trabalho para amostragem e digitalização de núcleos de incremento
27 de setembro de 2024
Apresentamos um protocolo para usar montagens impressas em 3D para fixar núcleos de incremento no campo sem a necessidade de desembalá-los e colá-los em montagens de madeira. O novo suporte GSC permite colocar os núcleos em um micrótomo central para cortar sua superfície e transferi-los diretamente para a captura digital de imagens.
Ao desenvolver novos dispositivos, pretendemos ultrapassar os limites da pesquisa de anéis de árvores. A aplicação de software de modelagem 3D e impressoras 3D permite um desenvolvimento rápido e barato de novos dispositivos. Um deles é o sistema de captura de imagens, Skippy, que permite digitalizar a superfície do curso de incremento em alta resolução e curto espaço de tempo.
Normalmente, ao fazer amostragem em dendroecologia, dendrogeomorfologia ou dendroclimatologia, amostramos árvores em regiões remotas, como regiões de latitude muito alta e onde também as condições climáticas são adversas. Portanto, economizar tempo é muito importante e, adotando este protocolo, economizaremos tempo, que é dinheiro. A aplicação de nosso protocolo permitirá produzir conjuntos de dados maiores em menos tempo.
Visão Geral
Este artigo apresenta um protocolo para utilizar suportes impressos em 3D para fixar testemunhos incrementais em campo, otimizando o processo de preparação de amostras para análise. O inovador suporte GSC permite a transferência direta para um micrótomo de testemunhos para imagens de alta resolução.
Principais Componentes do Estudo
Área da Ciência
- Dendroecologia
- Dendrogeomorfologia
- Dendroclimatologia
Contexto
- A pesquisa em anéis de árvores ocorre frequentemente em ambientes remotos e adversos.
- Os métodos tradicionais exigem tempo e recursos extensivos para o preparo das amostras.
- A tecnologia de impressão 3D oferece uma solução economicamente viável para o desenvolvimento de novas ferramentas de pesquisa.
- A imagem de alta resolução é fundamental para uma análise dendrocronológica precisa.
Objetivo do Estudo
- Para aumentar a eficiência na amostragem e análise de anéis de árvores.
- Para desenvolver um método confiável para preparar testemunhos incrementais em condições de campo desafiadoras.
- Para produzir conjuntos de dados maiores em períodos mais curtos.
Métodos Utilizados
- Modelagem e impressão 3D de porta-núcleos.
- Uso de uma furadeira sem fio para extração de núcleos.
- Inclusão de núcleos em parafina para estabilização.
- Imagem de alta resolução utilizando o sistema Skippy.
Resultados Principais
- O novo design do suporte simplifica o processo de preparação do testemunho.
- Foram obtidas imagens de alta resolução das superfícies dos testemunhos, permitindo análises detalhadas.
- O protocolo reduz significativamente o tempo gasto em campo e no laboratório.
- Imagens nítidas facilitaram a identificação precisa dos limites dos anéis.
Conclusões
- O protocolo desenvolvido aumenta a eficiência da pesquisa em anéis de árvores.
- A tecnologia de impressão 3D mostra-se benéfica para a criação de ferramentas de pesquisa.
- A imagem de alta resolução é essencial para o avanço dos estudos dendrocronológicos.
Perguntas Frequentes
Relevância Executiva para a Indústria
Fluxos de trabalho digitalizados de anéis de crescimento utilizando suportes impressos em 3D e sistemas de imagem de alta resolução permitem um processamento rápido e reprodutível de amostras para a geração de dados biológicos em larga escala. Esta abordagem possibilita análises quantitativas de alto rendimento de características estruturais, facilitando testes de hipóteses robustos e a comparabilidade entre estudos. O fluxo de trabalho está estrategicamente posicionado para aumentar a confiança preditiva e a eficiência operacional em fases iniciais de descoberta e em pesquisas translacionais.
Aplicações Estratégicas em P&D de Biotecnologia Farmacêutica
Descoberta Inicial e Validação de Alvo
- Permite amostragem e digitalização padronizadas para análise estrutural quantitativa.
- Apóia a investigação orientada por hipóteses sobre padrões de crescimento biológico e respostas.
- Facilita a geração de dados reprodutíveis para desvio de riscos mecanicistas e validação de alvos.
Triagem e Desenvolvimento de Ensaios
- Prepara amostras digitais validadas e de alta resolução para fluxos de trabalho de análise baseados em imagens.
- Melhora a reprodutibilidade e escalabilidade de ensaios por meio do manuseio padronizado de amostras e da aquisição de imagens.
- Permite a medição confiável e quantitativa de características estruturais para aplicações de triagem.
Pesquisa Translacional e Pré-clínica
- Oferece continuidade da coleta de campo à análise laboratorial, apoiando a descoberta translacional de biomarcadores.
- Alinha as saídas digitais aos requisitos de modelos pré-clínicos para integração entre estudos.
- Reduz gargalos operacionais, apoiando decisões de avanço ajustadas ao risco.
Integração de Pipeline e Fluxo de Trabalho
Este fluxo de trabalho integra desde a coleta de campo até a imagem digital, apoiando as fases iniciais de descoberta, triagem e pesquisa translacional.
- Biologia da Descoberta: Permite testes quantitativos de hipóteses e esclarecimento de vias por meio de dados estruturais digitalizados.
- Triagem: Fornece imagens de alta resolução e reprodutíveis, adequadas para análise automatizada ou manual.
- Análises: Oferece resultados quantitativos para comparação estatística de condições biológicas.
- Pesquisa Translacional: Apoia a continuidade e comparabilidade entre estudos pré-clínicos e translacionais.
- Reutilização Empresarial: Estabelece um fluxo de trabalho escalável e reutilizável para diversas necessidades de amostragem biológica.
Impacto Operacional e Empresarial
- Valor Científico: Aumenta a confiança preditiva e reduz a ambiguidade mecanicista por meio de dados padronizados e quantitativos.
- Valor Operacional: Melhora a reprodutibilidade, escalabilidade e eficiência temporal no processamento de amostras.
- Valor Estratégico: Aprimora a qualidade das decisões de prosseguimento ou interrupção e a eficiência do capital ao permitir conjuntos de dados maiores e mais confiáveis.
- Impacto no Portfólio: Apoia a priorização e o avanço ajustados ao risco em programas de descoberta e translacionais.
Considerações sobre a Implementação
- Requer experiência em modelagem 3D, impressão 3D e sistemas de imagem de alta resolução.
- Necessita de acesso a micrótomos compatíveis, plataformas de imagem e software analítico.
- Exige padronização entre equipes para manipulação de amostras e gerenciamento de dados.
- Adaptável a diversos tipos de amostras biológicas, considerando requisitos específicos do modelo.
- Dependente de infraestrutura para armazenamento digital de dados e análise de imagens.
Perguntas Frequentes sobre Biotecnologia Farmacêutica
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
