Tarihsel olarak JoVE, The Journal of Visualized Experiments, öncelikle biyomedikal araştırmalara odaklanmış ve Biyomühendislik, Klinik ve Translasyonel Tıp, İmmünoloji ve Enfeksiyon ile Nörobilim için alt bölümler geliştirmiştir. Bu Temmuz ayında JoVE; Plazma Fiziği'nden Malzeme Bilimi'ne kadar geniş bir içerik yelpazesini kapsayan Uygulamalı Fizik bölümünü başlatıyor. Yeni bölüme, Purdue Üniversitesi'ndeki araştırmacıların Lazer Tabanlı İmalat Merkezi'nde yürüttükleri çalışmalardan çıkan dikkat çekici bir makale ile başlıyoruz.
Madde üç tanıdık halde bulunur: katı, sıvı ve gaz. Bir gaza yeterli enerjiyle vurulduğunda, atomlar elektron kaybedebilir veya iyonize olarak plazma adı verilen dördüncü bir hal oluşturabilir. Plazma, gözlemlenebilir evrenin yaklaşık %99,999'unu kaplayarak maddenin en yaygın formu olarak karşımıza çıkar. Yazarlarımız, 100 femtosaniye veya saniyenin 100 katrilyonda biri uzunluğundaki ultra kısa lazer darbeleri kullanarak, erken plazmanın metal yüzeylerden gelişirken görselleştirilmesine olanak tanıyan pompa-prob gölgelendirme (pump probe shadowgraphy) adlı bir tekniği göstermektedirler. Bu araştırmacılar, bir simülasyon modeli oluşturarak erken plazma dinamiklerini inceleyebilmiş ve maddenin nasıl iyonize olduğunun daha iyi anlaşılmasını sağlamışlardır.
Uygulamalı fiziğin malzeme bilimi alt kategorisi için JoVE, araştırmacıların mikrofabrikasyon alanında yeni yöntemler geliştirdiği Michigan Üniversitesi'nde hayat buluyor. Yazarlarımız, polimerlerden veya biyolojik malzemelerden replikalar dökümlemek için ana kalıplar olarak kullanılabilecek, karbon nanotüplerden karmaşık, üç boyutlu mikroyapılar büyütme yöntemini göstermektedir. Taramalı elektron mikroskobu, karbon nanotüp ana kalıpların, bu kalıplardan üretilen polimer replikalarda mikro ölçekli şekil ve nano ölçekli doku bakımından yüksek sadakatle yeniden üretildiğini ortaya koymaktadır. Mikrofabrikasyon teknolojisi, laboratuvar işlemlerinin küçük ölçeklerde gerçekleştirilmesine olanak tanıyarak temel olarak bir laboratuvarı bir çip üzerine yerleştirmektedir.
Uygulamalı Fizik'ten kardiyak fizyolojiye geçiş yapan JoVE, modifiye edilmiş bir Langendorff preparasyonunu kaydetmek için The George Washington University'yi ziyaret ediyor. JoVE, kalbin tek başına saatlerce atmasına olanak tanıyan bu fizyolojik preparasyonu gösteren birkaç makale yayınlamıştır. Bu yaklaşım, kardiyak dokuyu beslemek amacıyla, aort kapakçığını kapatan ve oksijenlenmiş perfüzatı koroner dolaşıma yönlendiren, aorta üzerinden kalbe yapılan retrograd perfüzyonu içerir.
Yazarlarımız, sol atriyal apendiks, vena cava inferior ve pulmoner arterin kanüle edilmesini içeren bu hazırlık yöntemindeki bir modifikasyonu sunmaktadır. Bu durumda kalbin dört odacığı da kanüle edilmiş olur; böylece her iki ventriküle de fizyolojik yük basınçları sağlanır ve kalbin aorta üzerinden retrograd olarak perfüze edilmesi ihtiyacı ortadan kalkar. Bu nedenle kalbin perfüzyonu normal yönde gerçekleşir ve kalp, koroner perfüzyon için kendi basıncını sağlar.
Bu biventriküler çalışan kalp modeli oluşturulduktan sonra, yazarlar nikotinamid adenin dinükleotid veya NADH floresan görüntülemesini kurmaya geçerler. Mitokondrilerde bulunan bu koenzim, indirgenmiş durumdayken floresans yayar ve yerel oksijen konsantrasyonu, dolayısıyla kalp metabolizması için bir okuma sağlar. Bu araştırmacılar, farklı hızlardaki pacing işlemleri sırasında NADH floresans ölçümleri gerçekleştirerek, fizyolojik olarak ilgili bu modelin kardiyak patolojilere dair içgörü sağlama potansiyelini ortaya koymaktadırlar.
Biyomühendislik bölümümüzde JoVE, sentetik örümcek ipeği üretimini ele alan bir makale için Pacific Üniversitesi'ni ziyaret ediyor. 2010 yılında JoVE, Vierra laboratuvarından, Kara Dul örümceğinin 12 ipek üreten bezini izole etmek için mikrodissection tekniklerini gösteren bir makale yayımlamıştı. Bu bezlerin izolasyonu, spesifik örümcek ipeği proteinlerini tanımlamak amacıyla analitik tekniklerin uygulanmasına olanak tanır. Örümcekler zehirli ve yamyam oldukları için, büyük ölçekli örümcek ipeği üretimi amacıyla yetiştirilmeleri gerçekçi değildir. Bu nedenle Vierra laboratuvarı, bakterileri ipek proteini içeren plazmidlerle transforme etmekte ve rekombinant örümcek ipeği proteinlerini bakterilerde eksprese etmektedir.
Bu Temmuz ayında JoVE'de, Vierra grubu bizi bu bakterilerden örümcek ipeği proteinini izole etme ve saflaştırma yöntemine götürüyor. Ardından, saflaştırılmış proteinin nasıl liflere dönüştürüldüğünü gösteriyorlar ve bu liflerin toplanması ile dayanıklılıklarının değerlendirilmesine yönelik yöntemleri kanıtlıyorlar. Örümcek ipeği, biyouyumlu olması ve onu çekme çeliğinden daha güçlü kılan mekanik özellikleri nedeniyle biyomalzeme bilimcileri için büyük ilgi çekmektedir. Vierra laboratuvarı, potansiyel olarak büyük ölçekli bir üretim sürecine genişletilebilecek laboratuvar ölçekli örümcek ipeği üretimini bizlere göstermiştir. Bu kısa özet, JoVE'nin bu Temmuz ayında yayınlayacağı elli makaleden dördünü özetlemektedir. Diğer dikkat çekici yayınlar arasında, geç evre tavuk embriyolarında ex ovo elektroporasyon uygulamaları, insan hücrelerinden salgılanan proteinlerin üretimi ve meyve sineği beyinlerinin ex vivo kültürlenmesine ilişkin çalışmalar yer almaktadır.