Name: Biyolojik Tabanlı Akıllı Tasarım için Protokol: A Zemin Sampler Deniz Kestanesi Jaws dayanarak (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-04-24T14:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 10 s
Description: Öğrenin deniz kestanesi çenelerinden esinlenen biyolojik tabanlı bir sediment örnekleme cihazı geliştirmeyi. Bu yöntem, Aristoteles'in feneri yapısını inceleyerek mühendislik uygulamaları için doğal tasarımlardan yararlanmayı sağlar.

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

Bu çalışma, Amerika Birleşik Devletleri Hava Kuvvetleri Bilimsel Araştırma Ofisi (AFOSR-FA9550-15-1-0009) (M. B. F., S. E. N., J.-Y. J., J. M) aracılığıyla Çok Üniversiteli Araştırma Girişimi tarafından desteklenmektedir. Pembe deniz kestanelerinin toplanması, Kaliforniya Üniversitesi Gemi Fonları ve ABD Ulusal Deniz Balıkçılığı Servisi (K.N.S., J.R.A.T) tarafından desteklenmiştir. Yazarlar aşağıdaki kişilere teşekkür eder: Biyo-esinlenmiş Aristoteles'in fener örnekleyicisinin geliştirilmesi sırasında yararlı önerileri için Prof. Jerry Tustaniwskyj, Prof. Marc A. Meyers (UCSD, Makine ve Havacılık Mühendisliği Bölümü, Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Programı), Prof. Robert L. Sah ve Esther Cory (UCSD, Biyomühendislik Bölümü) ve Dr. Maya deVries (Deniz Biyolojisi Araştırma Bölümü, Scripps Oşinografi Enstitüsü). Ayrıca lisans öğrencileri Sze Hei Siu, Jerry Ng ve Ivan Torres'e kestane dişlerinin kesitlerini parlattıkları için teşekkür ederiz.

1. Biyolojik Malzeme Bilimi <ol><li> Kişisel koruyucu donanım (yani, eldiven, güvenlik gözlüğü ve laboratuvar önlüğü) aşınma ve kesme araçları kullanmak için geçerli tüm güvenlik prosedürlerini izleyin. </li><li> forseps durulayın ve diseksiyon için kullanılacak saf su ile neşter. </li><li> 1 saat boyunca oda sıcaklığında donmuş pembe bir deniz kestanesi çözülme. Kestanesi ve kesici aletler manevra edebilmek için yeterli alana sahip bir cam tabak içinde bir çözülmüş örnek yerleştirin. diş uçları yukarı bakacak şekilde ters kestanesi çevirin. <ol><li> neşterle Aristoteles&#39;in fener çevresinde bağ dokusu uzak kesin ve dikkatli bir şekilde fener kaldırın. distile su ile çalışan fener durulayın. Uygun bir atık bertaraf konteynerine kullanılmayan kestanesi parçaları atın. </li><li> Dişlerin ipuçları yüz aşağı tekrar öylesine Aristoteles&#39;in fener çevirin. yukarı bakacak şekilde (ters ucuna kadar) her bir dişin plumula ucunu bulun ve bakım için forseps kullanabilirtam fener bireysel dişleri dışarı kaydırın. </li></ol></li><li> pota dişleri epoksi hazırlayın. Reçine 5 g tartılır ve sertleştirici 1.15 g ekleyin sığ atılabilir plastik tepsi (örneğin, 100 parça 23 parça ağırlık olarak sertleştirici için reçine). kabarcıklar oluşturmadan yavaş yavaş bir araya içeriğini karıştırın. Not: atmosfere yetersiz maruziyet ile bir kapta artık karışık epoksi bırakmayın. Sertleşme süreci ekzotermik ve yakın yanıcı maddeleri tutuşturabilir. uzak yanıcı öğeleri iyi havalandırılan bir davlumbaz herhangi artık karışık epoksi tutun. <ol><li> Bir parmak ile uygulanan vazelin kullanarak 2.5 Dramı plastik tüp (22 mm iç çapı, 39 mm uzunluk) yağlayın ve bir doku ile herhangi bir fazlalığı silin. Karışık epoksi ile tüp yarım doldurun. </li><li> Bir diş çekme ve dikkatle kavisli içbükey yüzü yukarı bakacak şekilde epoksi onu batırmak için forseps kullanabilir. 24 saat boyunca oda sıcaklığında epoksi kurumaya bırakın. Not: dokunmak sürüklenen gelen diş ucu önleyinBu beri epoksi sertleşirken plastik tüp duvar ucu daha zor parlatma yapacaktır. </li></ol></li><li> bir mengeneye tedavi epoksi plastik tüp yerleştirin. Bir fissür plastik tüp içinde yapılıncaya kadar yavaşça mengene sıkın. epoksi yüzeyinden kalan plastik uzak soyun. <ol><li> Bir kesit daha küçük bir blok (1 cm 3) aşağı dişin etrafında epoksi kesmek için testere kullanın. </li></ol></li><li> parlatmak için temiz bir zemin hazırlayın ve bir sert plastik kart ile düz bir çalışma istasyonu kurmak. damıtılmış su ile püskürtmeli bir şişe doldurun. <ol><li> Mevcut düşük zımpara kağıdı (örn 120) ile başlayın ve zımpara üzerine yıkama şişesinden su küçük bir miktar sıkın. Hafif bir basınç uygulayarak, 5 dakika için bir ileri ve geri yönde (örneğin, sol-sağ) numune sürün. </li><li> Bir lavabonun üzerinde numunenin yüzeyi yıkayın ve bir partikül içermeyen dokusu ile siliniz. 15 saniye basınçlı hava ile herhangi bir artık zımpara kum çıkarın. </li><li> Protokol 1.6.1 ve 1.6.2 numaralı adımları tekrar giderek daha yüksek kum zımpara (örneğin, 600 ve 2400) kullanın. Önceki lehçe adıma dik bir sırt örnek ve ileri yönde, hafif basınç ovmak kullanarak (örneğin, yukarı-aşağı, sağ-sol). Not: dik çizikler her kum seviyesi ile kesiştiği görmek için 20X büyütmede bir ışık mikroskobu kullanın (örneğin, 120, 600, 2400). önceki kum seviyesinden çizikleri yok olduğunda bir sonraki daha yüksek zımpara kağıdı taşıyın. </li><li> 1 damıtılmış su çözeltisi: 1 3 mikron elmas parlatma süspansiyon ile bir bücür şişe hazırlayın. elmas süspansiyonlar protokol 1.6.1 ve 1.6.2 numaralı adımları tekrar için bir lehçe bez kullanın. </li><li> 1 saf su çözeltisi bir 1: 0.5 mikron alüminyum parlatma süspansiyonu ile püskürtme şişesi hazırlayın. protokol 1.6.1 ve 1.6.2 numaralı adımları tekrar bir microcloth parlatma yüzeyini kullanın. Not: İnce çizik izleri protokol 1.6.4 adımları ve 1.6.5 visib olmayacak gelen20X büyütme le. Bir ileri ve geri hareket 5 dakika boyunca lehçe bu protokol adımları, tüm önceki çizikleri yok etmek için. </li><li> dikkatle kuru basınçlı hava ile distile su ve kullanım partikül içermeyen dokusu ile cilalı yüzeyi temizleyin. ayna cilalı bitirmek korumak için partikül içermeyen dokusu ile sarın. Not: Tüm parlatma yüzeyleri büyük parçacık içermeyen dokularda yüz aşağı kurulayın. parlatma zamanları arasındaki yüzeyde yerleşme toz partiküllerini önlemek için plastik kol depolamak. </li></ol></li><li> Deniz kestanesi diş mikro kullanarak taramalı elektron mikroskobu (SEM) karakterize eder. 20 nm aralığında bir kaplama kalınlığı için parlatılmış diş yüzeyi üzerine 10 saniye boyunca 85 mA bir depozisyon akımı ile iridyum püskürtülmesi için püskürtme kaplayıcı kullanın. <ol><li> Bir SEM ile 4,000X büyütme - 250X de mikrografı görüntüleri elde edebilir. Not: Kullanım taramalı elektron (SE) modunda 5 kV ve geri saçılan elektron (BSE) modunda 15 kV. kalsit fib tanımlamak için BSE modunu kullanıners Mg-zenginleştirilmiş polikristal matris ile serpiştirilmiş. </li></ol></li><li> mikro bilgisayarlı tomografi (μ-BT) bir bütün pembe deniz kestanesi taramalarını ve taze disseke Aristoteles&#39;in fener gerçekleştirin. Tarama sırasında nemlendirilmiş bir ortam sağlamak için nemli bir doku ile kapalı oda kabın içine her çözülmüş örnek yerleştirin. <ol><li> sırasıyla, 36.00 um ve 9.06 mikron izotropik voksel boyutu ile μ-BT ile tüm kestanesi ve Aristoteles&#39;in fener tarayın. her ikisi için de 1.0 mm alüminyum filtre kullanılarak sırasıyla bütün kestanesi ve Aristoteles&#39;in fener için, bir elektrik 100 kVp potansiyelini 100 mA ve 141 mA akım 70 kVp uygulanır. </li><li> Üreticinin protokolü kullanarak birden enerjilerin x-ışınları yayan μ-BT x-ışını kaynağı kaynaklanan ışın sertleştirme eserler için hesap görüntü rekonstrüksiyonu sırasında ışın sertleştirme düzeltme algoritması uygulayın. </li></ol></li><li> ima rafine görüntüleme yazılımı kullanınge segmentasyonu ve Aristoteles&#39;in fener yapısı için bir üçgen örgü modeli kazanır. <ol><li> Yük ve önizleme μ-BT tarama Aristoteles&#39;in fener görüntü verisi. Mikro-BT tarama değerlere voksel boyutu (9.06 mikron) maç. </li><li> 3D alanında Aristoteles&#39;in fener görselleştirmek için bir volume rendering işlevini kullanın. Sınırlayıcı Kutu modülü ile 2D ortogonal dilim ayarlayın ve Volume Rendering modülü ile eşik değeri / rengi ayarlayın. </li><li> Segmentasyon editörü kullanarak ilgi bölge (örneğin, deniz kestanesi diş) için maske segmentleri yapın. XY, YZ ve XZ uçak ve 3D izometrik görünümü seçin. Aristoteles&#39;in fener basit yapılar (piramit vs diş) ayırt etmek sihirli değnek (siyah ok) kullanın. </li><li> çıkarılan maske kesimleri model yüzeyini yeniden yapılandırma. Yüzey Nesil modülünü seçin ve uygulayın. Görünür üst yüzeyi yok olması için Ayarlar Rendering Sesi kaldırın. EkleYüzey Görünümü modülü yüzey sonucunu görüntülemek için. </li><li> &lt;18.000 yüzlerin sayısını azaltarak modeli yüzeyini kolaylaştırın. </li><li> gerektiği gibi model yüzeyinde bireysel üçgen örgü düzenleyin. Bilgisayar destekli tasarım (CAD) modelleme yazılımı ile kullanmak için ihracat için bir stereolitografi (STL) dosyası olarak modelini kaydedin. </li></ol></li></ol> 2. Biyolojik Tabanlı Akıllı Tasarım <ol><li> CAD modelleme yazılımı ile bir Biyolojik Tabanlı Akıllı tasarımı yapmak için bir referans olarak mikro-BT tarama Aristoteles&#39;in fener kullanın. Not: Biyolojik Tabanlı Akıllı tasarım yüksekliği ile 6 cm ve çapı kapalı fener için 8 cm beş kavisli dişleri var. Doğal Aristoteles&#39;in fenerin boyutundan ~ 5x büyütülüyor edilir. </li><li> bir flash sürücüye STL dosyası parçaları kaydedin ve bir erimiş birikim modelleme (FDM) 3D yazıcıya dosya upload. <ol><li> 3D p uygun yuvalara yük akrilonitril bütadien stiren (ABS) plastik ve destek plastik malzeme kartuşlarırinter. </li><li> Z platformda modelleme tabanını yerleştirin ve metal tepsi üzerinde Tırnakları yuvalarla hizalayın. </li><li> STL dosyası parçaların her birini açın ve aynı anda tüm fener parçaları yazdırmak için ekran adımları izleyin. Not: Fener parçalar bina zarf (25 x 25 x 30 cm 3) 3D yazıcı için sığması gerekir. Beş diş modelleme bazında düzenlenmiş ve diş ucu yukarı bakacak şekilde eş zamanlı olarak basılmaktadır. Inşa hızı saatte 16 cm 3 ve toplam yapı süresi yaklaşık 8 saattir. </li><li> Tüm dosya parçaları yazdırıldığında sekmelerinden modelleme tabanı serbest bırakın ve tepsi kılavuzlar boyunca 3D yazıcıdan tabanını kaydırın. </li><li> parçalara bağlı herhangi bir ekstra plastik yıpratmak için taban ve metal dosyası kapalı tüm parçaları gözetlemek için metal bir spatula kullanın. </li><li> destek plastik malzeme eriyene kadar ısıtılmış bir taban banyoya basılmış parçalar yerleştirin. </li></ol></li><li> Li ile ortak bir kol, her diş sabitleyinnk çubuk ve iki tarafında iki e-istinat halkaları. Not: Biyolojik Tabanlı Akıllı Aristoteles&#39;in fenerin montajı için Şekil 6&#39;ya bakınız. </li></ol> 3. Bioexploration <ol><li> sonlu eleman modelleme (FEM) gerilme analizi testi yapmak Biyolojik Tabanlı Akıllı diş CAD dosyasını kullanın. <ol><li> Daha fazla mühendislik analizi yapmak için dosyayı (xx.sldprt) açın. &quot;Ofis Ürünleri&quot; sekmesi üzerinde, &quot;SolidWorks Simulation&quot; düğmesini seçin. </li><li> &quot;Simülasyon&quot; sekmesine şeyden önce, &quot;Çalışma Danışmanı&quot; butonuna ve ardından açılan seçeneği &quot;Yeni Çalışma&quot; seçeneğini seçin. </li><li> simülasyon testi türünü seçin &quot;Statik&quot; seçerek çalıştırılacak. </li><li> Statik Test listesinde, &quot;Fikstür&quot; üzerine sağ tıklayın ve &quot;Sabit Geometri&quot; seçeneğini seçin. </li><li> pimleri gidecek montaj deliklerine fikstür eklemek için iç yüzleri tıklayın. </li><li> Statik Test listesinde, &quot;Dış Yükler&quot; ve Selec sağ tıklayınt &quot;Kuvvet&quot;. </li><li> ucu bileme diş tıklayın kenarlarına 45 N kuvvet uygulamak için karşı karşıya. </li><li> Statik Test listesinde, &quot;Harici Yükler&quot; üzerine sağ tıklayın ve &quot;Gravity&quot; seçeneğini seçin. </li><li> düzlemine dik uygulanan yerçekimi kuvveti &quot;Top Plane&quot; belirtiniz. </li><li> Statik Test listesinde, &quot;Mesh&quot; üzerine sağ tıklayın ve &quot;Mesh Oluştur&quot; seçeneğini seçin. </li><li> &quot;Mesh Yoğunluğu&quot; &quot;Fine&quot; için sağa tüm yol için ölçek çubuğu hareket ettirin. </li><li> Statik Test listesinde, &quot;Statik&quot; üzerine sağ tıklayın ve testi çalıştırmak için &quot;Çalıştır&quot; ı seçin. Not: En yüksek stres ve &quot;Verim Gücü&quot; alanları için renkli ölçek çubuğu. </li></ol></li><li> ve omurga olmadan Biyolojik Tabanlı Akıllı diş için gerilme analizi testi sonuçları karşılaştırın. </li></ol>

<ol><li>Nalla, R. K., Kruzic, J. J., Ritchie, R. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((On+the+origin+of+the+toughness+of+mineralized+tissue%3A+Microcracking+or+crack+bridging%3F%5BTitle%5D)+AND+%22Bone%22%5BJournal%5D)">On the origin of the toughness of mineralized tissue: Microcracking or crack bridging?</a> Bone. 34 (5), 790-798 (2004).</li>
<li>Ritchie, R. O., Buehler, M. J., Hansma, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Plasticity+and+toughness+in+bone%5BTitle%5D)+AND+%22Physics+Today%22%5BJournal%5D)">Plasticity and toughness in bone.</a> Physics Today. 62 (6), 41-47 (2009).</li>
<li>Seki, Y., Schneider, M. S., Meyers, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Structure+and+mechanical+behavior+of+a+toucan+beak%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Mater%22%5BJournal%5D)">Structure and mechanical behavior of a toucan beak.</a> Acta Mater. 53 (20), 5281-5296 (2005).</li>
<li>Feng, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Super-hydrophobic+surfaces%3A+From+natural+to+artificial%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Mater%22%5BJournal%5D)">Super-hydrophobic surfaces: From natural to artificial.</a> Adv. Mater. 14 (24), 1857-1860 (2002).</li>
<li>Sun, T. L., Feng, L., Gao, X. F., Jiang, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bioinspired+surfaces+with+special+wettability%5BTitle%5D)+AND+%22Acc.+Chem.+Res%22%5BJournal%5D)">Bioinspired surfaces with special wettability.</a> Acc. Chem. Res. 38 (8), 644-652 (2005).</li>
<li>Feng, X. J., Jiang, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Design+and+creation+of+superwetting%2Fantiwetting+surfaces%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Mater%22%5BJournal%5D)">Design and creation of superwetting/antiwetting surfaces.</a> Adv. Mater. 18 (23), 3063-3078 (2006).</li>
<li>Arzt, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biological+and+artificial+attachment+devices%3A+Lessons+for+materials+scientists+from+flies+and+geckos%5BTitle%5D)+AND+%22Mat.+Sci.+Eng.+C%22%5BJournal%5D)">Biological and artificial attachment devices: Lessons for materials scientists from flies and geckos.</a> Mat. Sci. Eng. C. 26 (8), 1245-1250 (2006).</li>
<li>Geim, A. K., Dubonos, S. V., Grigorieva, I. V., Novoselov, K. S., Zhukov, A. A., Shapoval, S. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microfabricated+adhesive+mimicking+gecko+foot-hair%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Mater%22%5BJournal%5D)">Microfabricated adhesive mimicking gecko foot-hair.</a> Nat. Mater. 2 (7), 461-463 (2003).</li>
<li>Munch, E., Launey, M. E., Alsem, D. H., Saiz, E., Tomsia, A. P., Ritchie, R. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tough%2C+bio-inspired+hybrid+materials%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Tough, bio-inspired hybrid materials.</a> Science. 322 (5907), 1516-1520 (2008).</li>
<li>Launey, M. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Designing+highly+toughened+hybrid+composites+through+nature-inspired+hierarchical+complexity%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Mater%22%5BJournal%5D)">Designing highly toughened hybrid composites through nature-inspired hierarchical complexity.</a> Acta Mater. 57 (10), 2919-2932 (2009).</li>
<li>Launey, M. E., Munch, E., Alsem, D. H., Saiz, E., Tomsia, A. P., Ritchie, R. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+novel+biomimetic+approach+to+the+design+of+high-performance+ceramic-metal+composites%5BTitle%5D)+AND+%22J.+R.+Soc.+Interface%22%5BJournal%5D)">A novel biomimetic approach to the design of high-performance ceramic-metal composites.</a> J. R. Soc. Interface. 7 (46), 741-753 (2010).</li>
<li>Jelinek, F., Smit, G., Breedveld, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bioinspired+spring-loaded+biopsy+harvester-Experimental+prototype+design+and+feasibility+tests%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Med.+Devices%22%5BJournal%5D)">Bioinspired spring-loaded biopsy harvester-Experimental prototype design and feasibility tests.</a> J. Med. Devices. 8 (1), 015002(2014).</li>
<li>Jelinek, F., Goderie, J., van Rixel, A., Stam, D., Zenhorst, J., Breedveld, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bioinspired+crown-cutter-The+impact+of+tooth+quantity+and+bevel+type+on+tissue+deformation%2C+penetration+forces%2C+and+tooth+collapsibility%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Med.+Devices%22%5BJournal%5D)">Bioinspired crown-cutter-The impact of tooth quantity and bevel type on tissue deformation, penetration forces, and tooth collapsibility.</a> J. Med. Devices. 8 (4), 041009(2014).</li>
<li>Reich, M., Smith, A. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Origins+and+biomechanical+evolution+of+teeth+in+echnoids+and+their+relatives%5BTitle%5D)+AND+%22Palaeontology%22%5BJournal%5D)">Origins and biomechanical evolution of teeth in echnoids and their relatives.</a> Palaeontology. 52 (5), 1149-1168 (2009).</li>
<li>Scarpa, G. Modelli di Bionica, Capire la Natura Sttraverso i Modelli. , Bologna, Italy. (1985).</li>
<li>Trogu, P. Bionics and Design: Pure and Applied Research. Living Machines 2014: 3rd International Conference on Biomimetics and Biohybrid Systems, Barcelona, Spain, , (2014).</li>
<li>Porter, M. M., Adriaens, D., Hatton, R. L., Meyers, M. A., McKittrick, J. M. Bioexploration: How engineering designs help elucidate the evolution of seahorse tails. SICB Annual Meeting, 2015 Jan 3-7, , Society for Integrative and Comparative Biology. West Palm Beach, FL. (2015).</li>
<li>Porter, M. M. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Bioinspired+Design%3A+Magnetic+Freeze+Casting%22">Bioinspired Design: Magnetic Freeze Casting</a>. , University of California. San Diego. (2014).</li>
<li>De Ridder, C., Lawrence, J. M. Food and feeding mechanisms: Echinoidea. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aDe+Ridder%2C+C+%22Echinoderm+Nutrition%22">Echinoderm Nutrition</a>. , CRC Press. (1982).</li>
<li>Killian, C. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Self-sharpening+mechanism+of+the+sea+urchin+tooth%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Funct.+Mater%22%5BJournal%5D)">Self-sharpening mechanism of the sea urchin tooth.</a> Adv. Funct. Mater. 21 (4), 682-690 (2011).</li>
<li>Kier, P. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evolutionary+trends+and+their+functional+significance+in+the+post-paleozoic+echinoids%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Paleo%22%5BJournal%5D)">Evolutionary trends and their functional significance in the post-paleozoic echinoids.</a> J. Paleo. 48 (3), 1-95 (1974).</li>
<li>Wang, R. Z., Addadi, L., Weiner, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Design+strategies+of+sea+urchin+teeth%3A+structure%2C+composition+and+micromechanical+relations+to+function%5BTitle%5D)+AND+%22Phil.+Trans.+R.+Soc.+B%3A+Biol.+Sci%22%5BJournal%5D)">Design strategies of sea urchin teeth: structure, composition and micromechanical relations to function.</a> Phil. Trans. R. Soc. B: Biol. Sci. 352 (1352), 469-480 (1997).</li>
<li>Ma, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+grinding+tip+of+the+sea+urchin+tooth+exhibits+exquisite+control+over+calcite+crystal+orientation+and+Mg+distribution%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+Natl.+Acad.+Sci.+U.S.A%22%5BJournal%5D)">The grinding tip of the sea urchin tooth exhibits exquisite control over calcite crystal orientation and Mg distribution.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 106 (15), 6048-6053 (2009).</li>
<li>Markel, K., Gorny, P., Abraham, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microstructure+of+sea+urchin+teeth%5BTitle%5D)+AND+%22Fortschritte+der+Zoologie%22%5BJournal%5D)">Microstructure of sea urchin teeth.</a> Fortschritte der Zoologie. 24 (2-3), 103-114 (1977).</li>
<li>Andrietti, F., MD, C. arnevali C. andia, Wilkie, I. C., Lanzavecchia, G., Melone, G., Celentano, F. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanical+analysis+of+the+sea-urchin+lantern%3A+the+overall+system+in+Paracentrotus+lividus%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Zool.%2C+London%22%5BJournal%5D)">Mechanical analysis of the sea-urchin lantern: the overall system in Paracentrotus lividus.</a> J. Zool., London. 220, 345-366 (1990).</li>
<li>Ellers, O., Telford, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Forces+generated+by+the+jaws+of+Clypeasteroids+%28Echinodermata%3A+Echionoidea%29%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Exp.+Biol%22%5BJournal%5D)">Forces generated by the jaws of Clypeasteroids (Echinodermata: Echionoidea).</a> J. Exp. Biol. 155, 585-603 (1991).</li>
<li>Candia Carnevali, M. D., Wilkie, I. C., Lucca, E., Andrietti, F., Melone, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Aristotle%27s+lantern+of+the+sea-urchin+Stylocidaris+affinis+%28Echinoida%2C+Cidaridae%29%3A+functional+morphology+of+the+musculo-skeletal+system%5BTitle%5D)+AND+%22Zoomorphology%22%5BJournal%5D)">The Aristotle's lantern of the sea-urchin Stylocidaris affinis (Echinoida, Cidaridae): functional morphology of the musculo-skeletal system.</a> Zoomorphology. 113 (3), 173-189 (1993).</li>
<li>Wilkie, I. C., Candia Carnevali, M. D., Andrietti, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanical+properties+of+sea-urchin+lantern+muscles%3A+a+comparative+investigation+of+intact+muscle+groups+in+Paracentrotus+lividus+%28Lam%29+and+Stylocidaris+affinis+%28Phil%29+%28Echinodermata%2C+Echinoidea%29%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Comp.+Physiol.+B%22%5BJournal%5D)">Mechanical properties of sea-urchin lantern muscles: a comparative investigation of intact muscle groups in Paracentrotus lividus (Lam) and Stylocidaris affinis (Phil) (Echinodermata, Echinoidea).</a> J. Comp. Physiol. B. 168 (3), 204-212 (1998).</li>
<li>Witze, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((NASA+plans+Mars+sample-return+rover%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">NASA plans Mars sample-return rover.</a> Nature. 509 (7500), 272(2014).</li>
</ol>

Açıklayacak hiçbir şeyimiz yok.

Deniz kestaneleri çeşitli işlevler (döner beslenme, sıkıcı, vs.) için Aristoteles&#39;in fener (Şekil 1A) kullanın. Fosil kayıtları, fener, modern deniz kestanesi 14 camarodont türüne en ilkel cidaroid türünden şekil ve fonksiyon bakımından gelişti olduğunu gösterir. Cidaroid fenerler uzunlamasına diş (Şekil 1B, üst) ve piramit yapısı olmayan ayrılmış kas eki yivli var. Bu onların yukarı ve aşağı hareket sınırlar ve daha modern camarodont fenerler (Şekil 1B, ...

biyoloji alanları, biyolojik malzeme bilimi, biyomalzemeler, biyomühendislik ve biyokimya inanılmaz doğal dünya daha derin bir anlayış sağlamak amacıyla galası bilimsel teknikler ve zihinleri kullanır. Bu araştırma en şaşırtıcı biyolojik yapıları ve organizmaların birçoğu anlattı; insan kemiği 1,2 içsel dayanıklılığı gelen tukan 3 büyük gagaya. Bununla birlikte, bu bilgi daha toplum için bir fayda sağlayan bir şekilde kullanılması zordur. Sonuç olarak, bioinspiration teğet alan ortak sorunları çözmek için modern malzemeler doğadan öğrenilen dersler kullanır. Örnekler lotus esinlenerek süperhidrofobik yüzeyleri de, kertenkeleleri ayakları esinlenerek 4-6, yapışkan yüzeyler bırakır ve tadıdır 9-11 ve deniz kestanesi ağızlık esinlenerek biyopsi hasat sedef esinlenerek 7,8, sert seramik böcekler dahil bilmekn Aristoteles&#39;in fener 12,13 olarak. Deniz kestaneleri olan yaşam en sık okyanus katta kayalık yataktan oluşmaktadır dikenler kaplı omurgasız hayvanlardır. Çapı en fazla 18 cm kadar olabilir büyük kestanesi türlerinde (bir test olarak adlandırılan) gövdesi; Bu çalışmada incelenen pembe deniz kestanesi test boyutu (Strongylocentrotus fragilis) 10 cm çapa kadar büyüyebilir. Aristoteles&#39;in fener dişleri (Şekil 1A) distal taşlama uçları ama içine bir kubbe benzeri bir oluşum içine mineralize doku oluşur ve düzenlenmiş piramit yapılar tarafından desteklenen beş baskın kalsiyum karbonat dişleri oluşur. çenelerin kas yapısı bile zor okyanus kayalar ve mercan karşı etkili çiğneme yeteneğine ve kazıma olduğunu. Ne zaman çeneleri açık, dişleri dışarıya doğru çıkıntı ve ne zaman çene yakın dişler tek hareketle içeriye doğru çekin. primitif arasında karşılaştırmae (yukarıda) ve modern (aşağıda) deniz kestanesi diş kesitleri (Şekil 1B) bir omurgalı diş sert yüzeylerde karşı taşlama sırasında diş güçlendirmek için evrimleştiğini gösterir. Her bir dişin bağlı uzunlamasına bağlı omurga (Şekil 1C, D) biraz dışbükey bir eğriliğe ve (büyüme yönüne dik) enine düzleminde bir T-şekilli bir yapıya sahiptir. Bioinspiration gibi deniz kestanesi de Aristoteles&#39;in fener etkin çiğneme hareketi gibi ilginç doğal olaylar, gözlem ile başlar. boynuz bölmeler dışında kalan ile bir boynuz fener onu hatırlattı çünkü bu doğal yapı başlangıçta Aristo&#39;yu büyüledi. Fazla iki bin sonra, Scarpa kendisi ve daha sonra Trogu sadece kağıt ve lastik bantlar (Şekil 2A) 15,16 kullanarak doğal çiğneme hareketi taklit Aristoteles&#39;in fener karmaşıklığı hayran oldu. Benzer şekilde, Jelinek c Biyolojik Tabanlı Akıllı edildiAristoteles&#39;in fener hareketini işlenmeye ve güvenli bir şekilde kanserli hücreleri (Şekil 2B, C) ​​12,13 yayma olmadan tümörlü doku izole olabilir, daha iyi bir biyopsi biçerdöver geliştirdi. Bu durumda, Biyolojik Tabanlı Akıllı tasarımı arzu edilen bir uygulama için özel bir ihtiyacı uygun bir biyomedikal cihaz yapmak için kullanılmıştır. Burada açıklanan tasarım protokol deniz kestanesi tarafından Biyolojik Tabanlı Akıllı bir sediman örnekleyici için de geçerlidir. biyolojik malzeme bilimi sayesinde, Aristo&#39;nun fener doğal yapısı karakterizedir. Biyolojik Tabanlı Akıllı tasarım doğal mekanizmalar modern malzeme ve üretim tekniklerinin kullanılması sayesinde gelişmiş olabilir potansiyel uygulamalarını tanımlar. Nihai tasarım doğal diş yapısı nasıl evrildiğini anlamak için bioexploration prizmasından yeniden incelenmiştir (Şekil 3). Porter 17,18 tarafından önerilen son bioexploration adımı, e mühendislik analizi yöntemleri kullanırxplore ve biyolojik olayları açıklar. bioinspiration sürecinin tüm önemli adımlar, modern sorunların çözümü için kullanılabilecek teknoloji, doğa tarafından önceden onaylanmış, sokmak için bir örnek olarak sunulmuştur. Arzt 7 tarafından özel uygulamalar için sunulan önceki bioinspiration prosedürleri motive eden protokol, biyologlar, mühendis ve doğa esinlenerek başkası için hedeflenmiştir.

<table><tbody><tr><td>BUEHLERMET II 8 PLN 600/P1200</td><td>Buehler</td><td>305308600102</td><td>Parlatma için zımpara kağıdı</td></tr><tr><td>TRİDENT CİLA BEZİ 8" PSA</td><td>Buehler</td><td>407518</td><td>3 & # 956 için Polonya bezi; m süspansiyon</td></tr><tr><td>METADI SUPREME POLY SUSP,3MIC</td><td>Buehler</td><td>406631</td><td>Polonya süspansiyonu (3&nbsp; &#956; m)</td></tr> <tr><td>8 TEKERLEK İÇİN MİKRO BEZ PSA</td><td>Buehler</td><td>407218</td><td>50 nm süspansiyon için Polonya bezi</td></tr><tr><td>MASTERPREP SÜSPANSİYON, 6 OZ</td><td>Buehler</td><td>636377006</td><td>Polonya süspansiyonu (50&nbsp; nm)</td></tr><tr><td>Skyscan 1076 mikro-CT Tarayıcı</td><td>Bruker</td><td></td><td>Mikro-CT tarayıcı ekipmanı</td></tr><tr><td>Amira yazılımı</td><td>FEI Görselleştirme Bilimleri Grubu</td><td></td><td>Mikro-CT taramalarının 3D manipülasyonu için yazılım</td></tr><tr><td>FEI Philips XL30</td><td>FEI Philips Cilalı</td><td></td><td>diş kesitlerinin karakterizasyonu için Philips ESEM ekipmanı</td></tr><tr><td>SolidWorks Tasarım yazılımı</td><td>Dassault Systems</td><td></td><td>CAD çizimi için tasarım yazılımı biyoesinlenmiş cihaz</td></tr><tr><td>SolidWorks Simülasyon yazılımı</td><td>Dassault Systems</td><td></td><td>CAD çiziminin stres testi için simülasyon yazılımı biyoesinlenmiş cihaz</td></tr><tr><td>Dimension 1200es</td> CAD <td>çiziminden biyo-esinlenmiş cihaz üretimi için</td><td>Stratasys</td><td></td> 3D yazıcı</tr><tr><td>ABSplus</td><td>Stratasys</td><td></td><td>3D yazıcı plastik</td></tr></tbody></table>

biyolojik tabanlı akıllı tasarım için protokol: a zemin sampler deniz kestanesi jaws dayanarak

A Protocol for Bioinspired Design: A Ground Sampler Based on Sea Urchin Jaws

Biyo-esinlenmiş tasarım, yüksek performanslı malzemeler ve cihazlar geliştirmek için doğadan ilham alan gelişmekte olan bir alandır. Aristoteles'in feneri olarak bilinen deniz kestanesi ağızlığı, yiyecekleri kazıyabilen, kesebilen, çiğneyebilen ve kayalık yüzeylerde delikler açabilen karmaşık bir kas sistemi ve kalkerli diş ağı ile zorlayıcı bir biyoilham kaynağıdır. Biyoinspirasyon sürecini, hayvan gözlemi, numune karakterizasyonu, cihaz üretimi ve mekanizma biyokeşfini içerecek şekilde tanımlıyoruz. Biyokeşfin son adımı, ilk biyolojinin daha derin bir şekilde anlaşılmasını sağlar. Aristoteles'in fenerinin tasarım mimarisi mikro bilgisayarlı tomografi ile analiz edilir ve mikro yapıyı tanımlamak için tek tek dişler taramalı elektron mikroskobu ile incelenir. Biyoesinlenmiş tasarımlar, en verimli fener açma ve kapama mekanizmasını belirlemek için bir 3D yazıcı ile üretilir, monte edilir ve test edilir. Biyo-esinlenmiş fener tasarımından elde edilen dişler, gözlemlediğimiz modern deniz kestanelerinde omurgalı diş yapılarının neden evrimleştiğini mekanik bir bakış açısıyla açıklamak için sonlu elemanlar analizi yoluyla biyolojik olarak keşfedilir. Bu döngüsel yaklaşım, biyoloji ve doğadan yeni sonuçlar çıkarılmasına izin verir.

Aristoteles&#39;in fener örnekleme cihazının Biyolojik Tabanlı Akıllı tasarım kullanılan karakterizasyon yöntemlerinin kalitesine büyük ölçüde bağlıdır. Μ-BT gibi non-invaziv teknikler Biyolojik Tabanlı Akıllı tasarım (Şekil 4) için uygulamaya özel donanımlar uygulamak için bütün fener ve bireysel diş analiz etmek için faydalıdır. Bu arada, diş mikro ikincil elektron ve bireysel diş (Şekil 5) cilalı kesiti arka dağınık elektron mikroskopta yoluyla keşfed...

Bir deniz kestanesinin çenelerine dayanan bir örnekleme cihazı için biyo-esinlenmiş tasarım protokolü açıklanmıştır. Biyoinspirasyon süreci, deniz kestanelerini gözlemlemeyi, ağızlığı karakterize etmeyi, dişlerin ve montajlarının 3D baskısını ve diş yapısını biyolojik olarak keşfetmeyi içerir.

Biyolojik Tabanlı Akıllı Tasarım için Protokol: A Zemin Sampler Deniz Kestanesi Jaws dayanarak

Bioinspired design is an emerging field that takes inspiration from nature to develop high-performance materials and devices. The sea urchin mouthpiece, ...

Bu protokolün amacı, biyolojik özelliklerin biyo-ilhamlı tasarımlardaki uygulamasını test etmek için mühendislik analizini kullanarak bir sediment örnekleme prototipi geliştirmek üzere deniz kestanesinin ağız yapısı olan Aristoteles fenerinin doğal yapısını incelemektir. Bu yöntem, biyo-ilhamlı tasarım alanındaki temel soruların yanıtlanmasına yardımcı olabilir. Özellikle, deniz kestanelerinde neden kıllı (keeled) bir diş yapısının evrimleştiği ve bunun sediment örnekleme için nasıl faydalı olabileceği üzerinde durulmaktadır.Bu tekniğin temel avantajı, çeşitli doğal yapıların biyolojikle ilham alan tasarım araştırmaları için genel bir çerçeve sunmasıdır. Bu tür diğer yapılar arasında denizatı kuyruğu, kutu balığı pulları ve kirpi balığının dikenleri yer almaktadır. Teknik olarak bunun doğurgusu, mineral kutuplarının biyolojik-spar sediment örnekleyicileri ile donatılmasının küçük örneklerin verimli bir şekilde toplanabilmesini sağlayarak, yüzey araştırmasını tescilli bir geliştirme haline getirmesidir.Genel olarak, bu yöntemde yeni olan kişiler, her biyolojik ilhamlı protokolün hedefleri incelenen doğal yapının türüne göre değişeceği için zorlanabilirler. Deniz kestanesini çözdükte

a-protocol-for-bioinspired-design-ground-sampler-based-on-sea-urchin

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Biyomühendislik

Mikroenjeksiyon yumurtalar, embriyo ve çeşitli türlerin hücrelerine DNA yapıları, mRNA, morfolino antisens oligonükleotidler veya diğer tedaviler sunmak için kullanılan bir tekniktir.

Deniz Kestanesi Zigotlar Yüksek Randımanlı Microinjections

Bu kağıt mekansal ilişkili kimyasal, yapısal ve nanoindentation kullanarak Atractosteus spatula katmanlı ölçeği (A. spatula) mekanik özelliklerinin incelenmesi için kullanılan yöntemler sunar, Fourier dönüşümü kızılötesi (FTIR) spektroskopisi, taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve X- ışını tomografi (X-ışını BT) bilgisayarlı. Deney sonuçları, koruyucu, biyolojik malzemelerin tasarım ilkelerini araştırmak için kullanılmıştır.

Çok katmanlı Balık Ölçekler (Of Karakterizasyonu<em&gt; Atractosteus spatula</em&gt;) Nanoindentation, X-ray CT, FTIR ve SEM kullanma

Sonlu Elemanlar Analizi, yapıların yük altındaki mekanik performansını araştırmak için sıkça kullanılan bir araçtır. Burada, zebra balığı çenesinin biyomekaniğini modellemek için kullanımını uyguluyoruz.

Zebra balığı Çeneli Biyomekanik Araştırma Sonlu Elemanlar Modelleri Bina

Bir robot platformu hidrodinamik performans güçleri ve yüzme Kaliforniya deniz aslanı-of flowfields incelemek için kullanılan olacağını tarif edilmektedir. Robot onun itici inme ( 'alkış') hareketini çoğaltmak için motorlar tarafından çalıştırılmaktadır hayvanın foreflipper bir modeldir.

Bir Robotik Platform Kaliforniya Deniz Aslan Foreflipper Eğitim için

Bu video makalede sistematik ve verimli birçok omurgasız embriyolar karmaşık sinyal yolları ve düzenleyici ağları bileşenleri karakterize etmek için kullanılabilir in vivo metodolojisi basit ayrıntıları.

Sadelik Gücü: olarak deniz kestanesi Embriyolar<em&gt; Vivo</em&gt; Karmaşık Hücre-hücre Sinyal Ağ Etkileşimleri incelenmesi için Gelişim Modelleri

deniz yüzeyinde microplastics örnekleme, parçacıkların mikroplastik ve kimyasal kimlik ayrımı: protokol aşağıda için yöntem anlatılmaktadır. Bu protokol Deniz Çöp üzerinde MSFD Teknik Alt grup tarafından yayınlanan microplastics izleme önerileri doğrultusunda olduğunu.

Deniz Yüzey ve Numune Analizi Microplastics Örnekleme Protokolü

Bu iki bölümlü çalışmada, biyolojik aktüatör, son derece esnek polidimetilsiloksan (PDMS) konsollar ve canlı kas hücreleri (kardiyomiyosit) kullanılarak geliştirildi ve karakterize edildi. Biyolojik harekete geçirici, kendinden dengelenen, yüzme biorobotu oluşturmak için değiştirilmiş PDMS malzemelerinden yapılmış bir tabana dahil edildi.

Kardiyak Kas hücresine Dayalı Aktüatör ve Kendiliğinden Sertleşen Biorobot - BÖLÜM 1

Temel görüntü etüt deniz çevresinin örnek için giderek daha pratik, non-invaziv bir yöntemdir. Biz bereket tahminleri bir damla kamera anket Protokolü ve Atlantik deniz tarak (Placopecten magellanicus) dağılımı mevcut. Biz nasıl bu iletişim kuralı uygulama diğer bentik macroinvertebrates için genelleştirilmiş tartışıyorlar.

Yansıma tabanlı anketler bentik Macroinvertebrates ve onların oturmaya elverişli için Atlantik deniz tarak tarafından açılan kamera anket örneği için yöntemleri

Kabuklu yumuşakçalar filtrasyon ve besleme davranışını ölçmek için biodeposition yöntemini kullanarak bir akışı aracılığıyla cihaz gemi kullanım için güncellenmiştir. Cihaz inşa bir iki boyutlu gimbal tablo aparatı tekne hareket, böylece deniz kabuklu su ürünleri sitelerdeki kabuklu filtrasyon değişkenlerin doğru miktar izin dan izole ediyor.

Tasarım ve deniz kabuklu süspansiyon besleme miktarının için bir aparat kullanımı

Biyoilham iskelesi, mekanik olarak sağlam ve elektriksel iletken hidrojeller kullanılarak yumuşak bir fotolitografi tekniği ile imal edilir. Mikro desenli hidrojeller yönlü kardiyomiyosit hücre hizalama sağlar, aktüasyon özel bir yönde sonuçlanan. Esnek mikroelektrotlar da kendi kendini harekete geçiren bir kardiyak doku için elektrik kontrol edilebilirlik getirmek için iskele entegre edilmiştir.

Anonim Mikroelektrotlu Bioinspired Yumuşak Robot

Bu protokol, deniz mercanlarının uzun süreli kültürlenmesi ve izlenmesi için uygulanabilecek modüler kontrol edilebilir bir mikro cihaz sisteminin geliştirilmesini açıklamaktadır.

Mercan Büyümesi ve İzlenmesi için Entegre Bir Mikro Cihaz Sistemi

Öğrenin deniz kestanesi çenelerinden esinlenen biyolojik tabanlı bir sediment örnekleme cihazı geliştirmeyi. Bu yöntem, Aristoteles'in feneri yapısını inceleyerek mühendislik uygulamaları için doğal tasarımlardan yararlanmayı sağlar.

Biyolojik Tabanlı Akıllı Tasarım için Protokol: A Zemin Sampler Deniz Kestanesi Jaws dayanarak

Daha fazla video keşfet