Breaking News
Blog single photo

ऑस्टिओजेनेसिससाठी नवीन नॅनोव्हिब्रेशनल बायोरिएक्टर्सचे डिझाइन, बांधकाम आणि वैशिष्ट्यीकरण - फिजीओआरओजी

इंजेक्शन मोल्ड टूल डिझाइन आणि मोल्ड फिल एनालिसिस टू मॅन्युफॅक्चरिंग अगोदर सिम्युलेशनचा वापर करून (ए) कल्चर प्लेटसह मोल्ड टूलचे विस्फोटित दृश्य मोल्ड इंटरफेस आणि इजेक्शन सिस्टमच्या मुख्य घटकांचे वर्णन करण्यासाठी दर्शविले गेले आहे. (बी) मोल्ड फिल विश्लेषण दर्शविते जे अंदाज करते की उपकरणातील भाग पोकळीमध्ये दोष मुक्त भाग देण्यासाठी पूर्णपणे भरण्यासाठी 65.6565 सेकंद लागतील. क्रेडिट: वैज्ञानिक अहवाल, डोई: 10.1038 / एस 41598-019-49422-4              पुनरुत्पादक औषधांमध्ये, वैज्ञानिकांनी लक्षणीय तंत्रे विकसित करण्याचे लक्ष्य ठेवले आहे जे स्टेम सेल वंश वचनबद्धतेस नियंत्रित करू शकतात. उदाहरणार्थ, नॅनोसेल येथे मेन्स्चिमल स्टेम सेल्स (एमएससी) चे यांत्रिक उत्तेजन 2-डी आणि 3-डी संस्कृतीत ऑस्टिओजेनेसिस (हाडांचा विकास) उत्तेजित करण्यासाठी मेकॅनोट्रान्सडक्शन मार्ग सक्रिय करू शकते. असे कार्य रासायनिकरित्या घटनेस प्रवृत्त न करता एमएससीच्या ऑटोलॉगस किंवा oलोजेनिक स्त्रोतांकडून कलम सामग्री तयार करून हाडांच्या कलम प्रक्रियेमध्ये क्रांती घडवू शकते. क्लिनिकल वापरासाठी पेशींच्या अशा यांत्रिक उत्तेजनासाठी बायोमेडिकल स्वारस्यामुळे, संशोधक आणि क्लिनिक या दोघांनाही सतत पुनरुत्पादक परिणाम प्रदान करण्यासाठी स्केलेबल बायोरिएक्टर सिस्टमची आवश्यकता असते. सायंटिफिक रिपोर्ट्स, पॉल कॅम्पसी आणि बायोमेडिकल अभियांत्रिकी विभाग, संगणकीय, भौतिकशास्त्र आणि आण्विक, सेल आणि सिस्टिम्स बायोलॉजी या विभागांतील मल्टि डिस्प्लेनरी संशोधकांच्या चमूवर आता प्रकाशित झालेल्या नवीन अभ्यासात विद्यमान गरजा भागविण्यासाठी नवीन बायोरिएक्टर सिस्टीम तयार केली.                                                       नवीन इन्स्ट्रुमेंटमध्ये बायोरेक्ट्ससाठी व्हायब्रेशन प्लेट होती, 1 कॅगाहर्ट्ज येथे नॅनोमीटर कंपनसाठी कॅलिब्रेटेड आणि ऑप्टिमाइझ केलेले, 30 एनएम कंपन मोठेपणा आणि सेल वाढीसाठी सानुकूल सिक्स-वेल कल्चरवेअर तयार करण्यासाठी वीज पुरवठा युनिट. कल्चरवेअरमध्ये बायोक्टरॅक्टरच्या चुंबकीय कंपन प्लेटला जोडण्यासाठी चुंबकीय इन्सर्ट होते. त्यांनी प्रणालीतील सुरुवातीच्या जैविक प्रयोगानंतर एमएससीच्या भिन्नतेची पुष्टी करण्यासाठी ऑस्टोजेनिक प्रथिने अभिव्यक्तीचे मूल्यांकन केले. कॅम्पसी वगैरे. 3-डी जेल कन्स्ट्रक्ट्सच्या अणू बल मायक्रोस्कोपी (एएफएम) ने तपासणी केली की जेलमधील स्ट्रेन कडक होणे कंप कंपेशनल उत्तेजनादरम्यान उद्भवत नाही. केवळ बायोक्टरॅक्टरद्वारे प्रदान केलेल्या नॅनो-कंपन उत्तेजनांचा परिणाम असल्याचे सेलच्या भिन्नतेच्या परिणामांनी पुष्टी केली. ऑस्टियोपोरोसिस आणि ऑस्टियोआर्थरायटिससारख्या वयाशी संबंधित परिस्थितीमुळे skeletal जखम होण्याचे वाढते प्रमाण हे मानवी जीवनातील कमी होणार्‍या गुणवत्तेचे एक मेट्रिक आहे. मेन्स्चिमल स्टेम सेल्स (एमएससी) च्या पुनरुत्पादक संभाव्यतेसाठी हाडांची घनता वाढणे किंवा फ्रॅक्चर बरे करण्याच्या उपचारांचा विकास हा मुख्य लक्ष्य आहे. निष्क्रीय आणि सक्रिय रणनीतींसह अनेक पद्धतींचा वापर करून यांत्रिकी उत्तेजनाद्वारे संशोधकांनी एमएससीचे नियंत्रित ऑस्टोजेनेसिस (हाडांचा विकास) दर्शविला आहे. पॅसिव्ह पध्दतींमध्ये सेल अ‍ॅजेशन प्रोफाईलवर प्रभाव पाडण्यासाठी सबस्ट्रेट टोपोग्राफीमध्ये विशेषत: बदल केला जातो, तर सक्रिय पध्दतींमध्ये बाह्य स्रोतांकडून भिन्न शक्तींचा संपर्क समाविष्ट असतो.                               तेरा आणि पंधरा पायझो अ‍ॅरे टॉप प्लेट व्यवस्थेवर 1? केएचझेड येथे हार्मोनिक प्रतिसाद निश्चित करण्यासाठी एएनएसवायएस वर्कबेंच 17.1 मध्ये एफआयए विश्लेषण केले गेले. (ए) तेरा पायझो अ‍ॅरेचे रेखाचित्र. (बी) पंधरा पायझो अ‍ॅरेचे रेखाचित्र. (सी) तेरा पायझो अ‍ॅरे 1? केएचझेड येथे अंदाजानुसार नॅनोसाले विस्थापन (ड) १? केएचझेड येथे पंधरा पायझो अ‍ॅरेचे अंदाजानुसार नॅनोस्केल विस्थापन क्रेडिट: वैज्ञानिक अहवाल, डोई: 10.1038 / एस 41598-019-49422-4.              कॅम्पसी इट अल द्वारे सध्याचे कार्य. लघुउद्योगांच्या चाचण्यांसाठी लागू असलेल्या चांगले उत्पादन सराव (जीएमपी) सुसंगत प्रणाली तयार करण्यासाठी एमएससीच्या नियंत्रित ऑस्टिओजेनेसिसच्या पूर्व-विद्यमान डिझाइनवर प्रगती करण्याचा मानस आहे. बांधकाम केल्यावर, टीमने बायोरिएक्टरच्या शीर्ष प्लेटमधून कंपन विस्थापन अचूकपणे मोजण्यासाठी आणि परिष्कृत वस्तूंसाठी परिष्कृत केलेल्या विहिरींमध्ये परिष्कृत मूलभूत विश्लेषणा (एफईए) मॉडेल्सच्या आधारे विकसित केलेल्या उपकरणांचे प्रमाणिकरण करण्यासाठी अचूक मोजमाप केले. कार्यसंघ ने डीडीएस आउटपुटचे उच्च वारंवारता घटक काढून टाकण्यासाठी थेट डिजिटल सिंथेसिस वेव्हफॉर्म (डीडीएस) जनरेटर आणि पुनर्रचना फिल्टरचा वापर केला जेणेकरून अचूक नॅनोविब्रेशन्ससाठी 1 केएचझेडची शुद्ध साइन वेव्ह आउटपुट तयार करता येऊ शकेल.                                                                                      नॅनो-वायब्रेशनल उत्तेजनास सामोरे जाणा MS्या एमएससीच्या ऑस्टोजेनिक प्रोटीन अभिव्यक्तीचे प्रमाणित करण्यासाठी जैविक प्रयोग करून बायरोएक्टर सिस्टमच्या कार्यास संशोधन संस्थेने वैध केले. त्यांनी संस्कृतीतून जेलमध्ये जाणारे स्पंदने निश्चित करण्यासाठी प्रयोगांमध्ये वापरल्या जाणार्‍या कोलेजन जेलवर एएफएम मोजमाप केले. मग त्यांनी दर्शविले की जेलच्या ताठरपणामुळे झालेल्या नॅनोविब्रेशन्सच्या प्रतिसादात लक्षणीय वाढ झाली नाही.                               प्लाज्मा ट्रीटमेंटच्या वेगवेगळ्या डोसनंतर पीपी आणि पॉलिस्टीरिन (पीएस) 6 वेल प्लेट्सवरील एमजी 63 पेशी (ऑस्टिओजेनिक सेल्स) च्या मायक्रोस्कोपी प्रतिमांनंतर पीपी कल्चरवेअरचे वॉटर कॉन्टॅक्ट एंगल मापन. डब्ल्यूसीए मोजमापाच्या प्लाझ्मा ट्रीटमेंट (ए) च्या प्लॉटवरून असे दिसून आले आहे की डब्ल्यूसीएला अशा पातळीवर लक्षणीय बदल करणे आवश्यक आहे जे पेशींचे पालन आणि वाढू देईल. (बी) प्लाज्मा उपचार करण्यापूर्वी पीपी 6 वेल प्लेटवरील एमजी cells cells पेशींचे पालन न करणे, (सी) प्लाझ्मा ट्रीट पीपी well वेल प्लेटवर एमजी cells cells पेशींचे आसंजन आणि प्रसार, आणि (डी) एमजी cells63 पेशी मानकांवर सुसंस्कृत असलेल्या प्रतिमा कॉर्निंग पीएस 6 वेल प्लेट. क्रेडिट: वैज्ञानिक अहवाल, डोई: 10.1038 / एस 41598-019-49422-4.              कॅम्पसी वगैरे. 1 हर्ट्ज आणि 5 केएचझेड च्या फ्रिक्वेन्सी दरम्यान इष्टतम नॅनोस्कोल कंपने वितरीत करण्यासाठी विशिष्ट सामग्रीची निवड आणि संस्कृतीवेअर संलग्नक असलेले बायोरिएक्टर बांधले. त्यांनी रेझोनंट एम्प्लिफिकेशन किंवा ओलसरपणा टाळण्यासाठी उपकरणांची अनुनाद वारंवारता ऑपरेशनच्या वारंवारतेपेक्षा चांगली असल्याचे सुनिश्चित केले. डिव्हाइसचे योग्य परिमाण ठरविण्यासाठी, संशोधन कार्यसंघाने एएनएसवायएस वर्कबेंच सॉफ्टवेअर वापरुन एफआयए केले. त्याच्या बांधकामासाठी शास्त्रज्ञांनी 13 ते 15 पायझो अ‍ॅरेचा वापर करून बायोरेक्टर्स स्वस्त खर्चात तयार केले. उत्पादनाच्या डिझाइनमुळे पेशींना कमीतकमी आणि जास्तीत जास्त विस्थापनाचे वेगळ्या वैकल्पिक बँड्स कल्चरवेअरमध्ये कंपनांची विसंगत पातळी मिळू शकतील. कार्यसंघाच्या सेटअपवर त्यांचे परिणाम समजण्यासाठी पायोजोक्ट्युएटर्स आणि इतर डिव्हाइस घटकांची अंतर्गत अनुनाद वारंवारता कार्यसंघाने केली. पॉलिमरच्या पृष्ठभागाची उर्जा वाढविण्यासाठी प्लाझ्मा पृष्ठभागाच्या सक्रियतेचा वापर करून सेल आसंजन आणि प्रसारात मदत करण्यासाठी संशोधन कार्यसंघाने प्लास्टिक कल्चरवेअरची पृष्ठभाग रसायनशास्त्र सुधारित केले. पाच मिनिटांच्या एर बेस्ड प्लाझ्मा उपचारानंतर, त्यांनी संस्कृतीमध्ये वाढीव पेशींचे निरीक्षण करण्यासाठी मानवी ऑस्टिओब्लास्ट सारख्या पेशी सुसंस्कृत केल्या. त्यांनी फेरफार आणि पृष्ठभागाच्या वेटेबिलिटीची पृष्ठभाग उर्जा निर्धारित करण्यासाठी पॉलिमरच्या जल संपर्क कोनात मोजले. पॉलिमर कल्चरवेअरच्या प्लाझ्मा कार्यान्वित करण्याच्या आणि अनुकूल पेशींच्या संलग्नतेसाठी पृष्ठभागाच्या वेटॅबिलिटीवर होणार्‍या परिणामावर वैज्ञानिकांनी पुरावा-सिद्धांत दर्शविला. त्यांची स्थिरता आणि शेल्फ लाइफ सुनिश्चित करण्यासाठी कल्चरवेअर पृष्ठभाग पुढे विकसित करण्याचा त्यांचा हेतू होता.                               शीर्ष: इंजेक्शन मोल्डेड पीपी 6-वेल कल्चरवेअरसह बायोरिएक्टर कंपन प्लेट. (ए) बायोरिएक्टरच्या सुधारित आवृत्तीमध्ये एक हलका बेस आहे, जो हँडल्स आणि रीसेस्ड टॉप प्लेट ठेवतो, त्यासह 1? केएचझेड आणि 30 डिग्री एनएम विस्थापन मोठेपणाची साईन वेव्ह आउटपुट करण्यासाठी डिझाइन केलेली वीज पुरवठा. (बी) इंजेक्शनने मोकळ्या पीपी कल्चरवेअरसह प्रत्येक विहिरीच्या पायथ्यामध्ये हॉलबाच फेराइट रिंग मॅग्नेट एकत्रित केले. विहिरींच्या फ्रेम आणि भिंतींची जाडी 1.5? मिमी आहे. बॉटम: इंटरफेरोमीटर मापन सेटअप आणि आउटपुट सिग्नल. (ए) नॅनोस्केल विस्थापन मोजण्यासाठी इंटरफेरोमीटर लेसरच्या डोक्यातून लेसर बीम उत्सर्जित करतो जो प्रतिबिंबित केल्याने फोटोडोटेक्टर (लेसरच्या डोक्याच्या आत देखील) प्रतिबिंबित होतो. उत्पादित ऑप्टिकल हस्तक्षेप पॅटर्नचे विश्लेषण विस्थापन मिळविण्यास अनुमती देते. (बी) इंटरफेरोमीटरने मोजली गेलेली वेळ मालिका डेटाचे उदाहरण. (सी) वेळ मालिका डेटावरील एफएफटी विश्लेषणाचे उदाहरण. बायोरिएक्टरचा 1? केएचझेड शिखर स्पष्टपणे दिसतो आणि तेथे 750 डिग्री हर्ट्झ येथे एक मोठा शिखर देखील आहे, तथापि, हे संकेत इंटरफेरोमीटरच्या रेफरस मिररद्वारे तयार केले जाते जे नियंत्रण मिळविण्यासाठी स्थिर वारंवारतेवर सतत उत्साहित होते. सिग्नल क्रेडिट: वैज्ञानिक अहवाल, डोई: 10.1038 / एस 41598-019-49422-4.              यापूर्वी सादर केलेल्या प्रोटोटाइपच्या तुलनेत फिकट बेस तयार करण्यासाठी सध्याच्या कामात बायोरिएक्टरच्या डिझाइनमध्ये संशोधन कार्यसंघाने लक्षणीय सुधारणा केली. सुलभ ट्यूनिंगसह वीजपुरवठ्यासाठी त्यांनी AD9833 पॉवर वेव्हफॉर्म जनरेटर वापरला आणि शुद्ध 1 केएचझेड साइन वेव्ह ड्राइव्ह सिग्नल मिळविण्यासाठी योग्य फिल्टरिंग राखली. जनरेटरच्या स्पेक्ट्रल घनतेचा अंदाज घेण्यासाठी संशोधकांनी प्री आणि पोस्ट-फिल्टर सिग्नलचे पॉवर स्पेक्ट्रम प्राप्त केले. त्यांनी विस्थापन मध्ये नॅनोस्केल बदल निश्चित करण्यासाठी लेसर इंटरफेरोमीटर वापरुन बायोरिएक्टरचे एफआयए मॉडेलिंग आणि कॅलिब्रेशन सत्यापित केले. बायोरिएक्टरला चुंबकीयदृष्ट्या जोडलेले कल्चरवेअर वेल परिमाण मोजण्यासाठी वैज्ञानिकांनी प्रत्येक विहिरीच्या तळाशी असलेल्या बंधाis्या प्रिझमॅटिक रिफ्लेक्टीव्ह टेपचा वापर केला. या तंत्रज्ञानामध्ये हाडांचे मचान तयार करण्यासाठी कोलेजेन जेलमध्ये सीएसड एमएससी कडून 3-डी खनिजयुक्त मॅट्रिक्स तयार करण्याची प्रचंड संधी आहे. उदाहरणार्थ, सुसंस्कृत पेशींना कंप दरम्यान एक नियतकालिक प्रवेग शक्ती प्राप्त झाला, ज्याने ऑस्टिओजेनेसिसला प्रवृत्त करण्यासाठी सेल पडदा आणि सायटोस्केलेटनवर कार्य केले. याचा परिणाम सेल कल्चर मिडियामधील पर्यावरणीय ताठरपणाशी, स्टेम सेलच्या भिन्नतेवर परिणाम करण्याऐवजी आणि त्याऐवजी एमएससीमध्ये ऑस्टिओजेनेसिसला कारणीभूत ठरू शकतो. कारण वेगळे करण्यासाठी, कॅम्पसी वगैरे. त्यांनी कोलेजेन जेल नॅनोविब्रेट केले असता कठोरपणामध्ये कोणताही बदल शोधण्यासाठी एएफएम वापरला. त्यांनी जेलमध्ये ताण कठोर होण्याचे महत्त्वपूर्ण परिणाम पाहिले नाहीत आणि यंग मॉड्यूलसने सॉफ्ट कोलेजन जेलची मूल्ये राखली आहेत; अशा प्रकारे सेल विभेदनास केवळ नॅनोविब्रेशनचे श्रेय देतो.



footer
Top