นักวิจัยในสหรัฐฯ ได้คิดค้นเทคนิคการวัดแบบไม่สัมผัส ซึ่งสามารถตรวจสอบความมีชีวิตของเซลล์ที่มีชีวิตในโครงสร้างเนื้อเยื่อที่พิมพ์ทางชีวภาพ วิธีการวัดในปัจจุบันส่วนใหญ่อาศัยการวิเคราะห์แบบทำลายล้างของโครงสร้างสังเคราะห์โดยการย้อมสีและการแบ่งส่วน ในขณะที่เครื่องมือสร้างภาพด้วยแสงในกระบวนการจะให้ข้อมูลเกี่ยวกับขนาดและรูปร่างของโครงสร้างที่สังเคราะห์ด้วยชีวภาพเท่านั้น
เทคนิคใหม่ที่พัฒนาโดยทีมนักวิจัยจาก North
Carolina State University ประเมินคุณลักษณะคุณภาพที่สำคัญ (CQAs) ของโครงสร้างที่พิมพ์ทางชีวภาพโดยการวัดอิมพีแดนซ์ไดอิเล็กตริกของเซลล์ที่บรรจุอยู่ภายใน วิธีนี้สามารถใช้เพื่อกำหนดจำนวนเซลล์ที่มีชีวิตทั้งหมด วิธีกระจายเซลล์เหล่านี้ และแม้กระทั่งสถานะที่อยู่ “งานนี้ยังช่วยให้การพิมพ์ทางชีวภาพเข้าใกล้ระบบอัตโนมัติมากขึ้นไปอีก ซึ่งจะทำให้ต้นทุนลดลง” อธิบายBinil Starly ผู้นำการวิจัยครั้ง นี้ร่วมกับRohan Shirwaiker
เทคนิคนี้ใช้ประโยชน์จากคุณสมบัติไดอิเล็กตริกโดยธรรมชาติของเซลล์ที่มีชีวิต ซึ่งเกิดขึ้นจากโครงสร้างสองชั้นของพวกมันที่ประกอบด้วยเยื่อหุ้มเซลล์และไซโตพลาสซึมที่ปิดล้อม เมื่อใช้สนามไฟฟ้าสลับกัน ประจุบวกและประจุลบจะก่อตัวขึ้นทั่วเยื่อหุ้มเซลล์ ทำให้เซลล์มีลักษณะเป็นตัวเก็บประจุที่มีการยอมให้ขึ้นกับความถี่ของสนามไฟฟ้า โพลาไรเซชันระหว่างใบหน้านี้ ซึ่งเรียกว่าปรากฏการณ์แมกซ์เวลล์-วากเนอร์ ไม่พบในเซลล์ที่ไม่มีชีวิต ซึ่งมักมีเยื่อหุ้มเซลล์แตกออก
“เมื่อเราใช้กระแสสลับ เซลล์ภายในโครงสร้าง 3 มิติจะยอมให้กระแสไหลผ่านเซลล์หรือขัดขวางเซลล์” Starly อธิบาย “ถ้าเซลล์แข็งแรงสมบูรณ์ด้วยเยื่อหุ้มที่ไม่บุบสลาย มันจะขัดขวางการไหลอย่างมาก หากเกิดความเสียหาย – หลังจากผ่านหัวฉีดของเครื่องพิมพ์ชีวภาพ – หรือถูกเน้นโดยอยู่ในเครื่องพิมพ์เป็นเวลานาน เซลล์จะไม่แข็งแรงพอที่จะกีดขวางกระแสและปล่อยให้อิเล็กตรอนผ่านเข้าไปได้”
วัดโดยไม่ทำลาย
การวัดไม่จำเป็นต้องสัมผัสโดยตรงกับโครงสร้าง ไม่ก่อให้เกิดความเสียหายต่อเซลล์ และไม่ต้องการสีย้อมเรืองแสงใดๆ “จากลักษณะการทำงานของเซลล์ภายในโครงสร้างภายในฟิลด์ AC นี้ เราสามารถบอกจำนวนเซลล์ที่มีชีวิตและประเมินจำนวนเซลล์ที่มีชีวิตถูกกระจายภายในโครงสร้างขนาดใหญ่” Starly อธิบาย “และแม้ว่าเซลล์ทั้งหมดจะมีชีวิต เราก็ยังสามารถระบุได้ว่าสถานะของโครงสร้างนั้นแตกต่างจากที่ควรจะเป็นหรือไม่”
ในขณะที่การศึกษาในปัจจุบันวัดความมีชีวิตของเซลล์หลังจากพิมพ์โครงสร้างแล้ว Starly เชื่อว่าเทคนิคนี้สามารถรวมเข้ากับเครื่องพิมพ์ชีวภาพเพื่อให้สามารถกำหนดลักษณะเฉพาะของโครงสร้างที่ทำด้วยชีวภาพได้แบบเรียลไทม์ วิธีการดังกล่าวจะมีข้อได้เปรียบที่ชัดเจนกว่าเครื่องมือมาตรวิทยาในกระบวนการในปัจจุบัน ซึ่งอาศัยกล้องวิดีโอในการถ่ายภาพออปติคัลของโครงสร้างในช่วงเวลาปกติตามรูปแบบ
“ในขณะที่การกำหนดขนาดของคุณลักษณะในลักษณะนี้เป็นสิ่งสำคัญสำหรับการวัดการทำงานของโครงสร้าง แต่ก็ไม่ได้ให้ข้อมูลใดๆ เกี่ยวกับสถานะของเซลล์ที่อยู่ภายในนั้น ไม่ว่าจะระหว่างการพิมพ์หรือทันทีหลังจากกระบวนการพิมพ์สิ้นสุดลง” Starly กล่าว “เครื่องมือวัดในกระบวนการผลิตของเราช่วยให้เราตรวจสอบกระบวนการสร้างชีวภาพและควบคุมอย่างแข็งขันเพื่อสร้างโครงสร้างเนื้อเยื่อ 3 มิติที่ทนทาน” เขาเพิ่ม
จำเป็นต้องแก้ไขโพรบนักวิจัยรายงานผลของพวกเขาในวารสาร IOP Biofabricationทดสอบเทคนิคของพวกเขาเกี่ยวกับเซลล์ต้นกำเนิดจากไขมันของมนุษย์ในโครงสร้างไฮโดรเจล 3 มิติ และตอนนี้พวกเขาต้องการศึกษาว่าสัญญาณการวัดเปลี่ยนแปลงอย่างไรเมื่อมีเซลล์สองประเภทขึ้นไปภายในโครงสร้าง “ตัวอย่างเช่น เราจะแยกโครงสร้างสัญญาณเพื่อระบุลักษณะเฉพาะสำหรับเซลล์แต่ละประเภทได้อย่างไร” สตาร์ลี่ถาม
จากมุมมองทางเทคนิค นักวิจัยยังวางแผน
ที่จะปรับเปลี่ยนโพรบไดอิเล็กตริกอิมพีแดนซ์สเปกโทรสโกปีในเครื่องพิมพ์ชีวภาพของพวกเขา “โพรบที่ใช้ในการศึกษานี้ไม่เคยได้รับการออกแบบสำหรับบริบทดังกล่าว แต่สำหรับใช้ในเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพและเครื่องหมักขนาดใหญ่ในอุตสาหกรรมการผลิตเบียร์ซึ่งมีเซลล์จำนวนมากกว่าในระบบของเรา” Starly กล่าว
ทีมงานซึ่งรวมถึงนักเรียนLokesh NarayananและTrevor Thompsonกล่าวว่ายังต้องวัดความอนุญาตของเซลล์ภายในช่วงความถี่ที่เน้นมากขึ้นระหว่าง 150 ถึง 2500 kHz ซึ่งเกี่ยวข้องกับเซลล์ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม “ในปัจจุบัน การสแกนความถี่มีระยะเวลา 30 วินาที และเราได้รับการอ่านค่าการยอมให้มีความถี่ 24 ความถี่ที่ไม่ต่อเนื่องระหว่าง 50 ถึง 20,000 kHz ซึ่งมีเพียง 11 รายการที่เกี่ยวข้องเท่านั้น” Starly กล่าว
แม้ว่ากลุ่มวิจัยหลายกลุ่มจะสนใจงานภาคสนามเพื่อทดลองใช้งาน geoengineering แต่เราไม่มีกรอบการทำงานแบบเดียวกันในการจัดการกับการทดลองเช่นที่เราทำเพื่อการรักษาทางการแพทย์ ตามรายงานของ Hsiang ในการแถลงข่าว ผู้วิจัยเชื่อว่าเราต้องการความคล้ายคลึงในการรับทราบและให้ความยินยอมเช่นเดียวกับคณะกรรมการตรวจสอบของสถาบัน
ยาส่งผลต่อการเผาผลาญของเซลล์โดยการยับยั้งการทำงานของโปรตีนจำเพาะ ในการทำเช่นนั้น ยาจะจับกับโปรตีนเป้าหมาย ในช่องทำหน้าที่เหมือนกระเป๋าของโปรตีน กระบวนการผูกมัดนี้ยังสามารถเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของผิวโปรตีน ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่เรียกว่าการเปลี่ยนแปลงโครงสร้าง และเปิดถุงใหม่ที่จะเป็นจุดวางรังที่ดีสำหรับสารออกฤทธิ์
การใช้ประโยชน์จากถุงใหม่เหล่านี้เป็นจอกศักดิ์สิทธิ์ของการวิจัยยา เนื่องจากมีแนวโน้มที่จะเลือกสารออกฤทธิ์ได้ดีขึ้นและลดผลข้างเคียง อย่างไรก็ตาม วิธีการทางชีวฟิสิกส์ทั่วไปสำหรับการเฝ้าติดตามพื้นผิวของโปรตีนในปัจจุบันมีข้อจำกัดมากเกินไปที่จะทำให้เกิดความก้าวหน้าดังกล่าว แม้ว่าผลึกเอ็กซ์เรย์และสเปกโทรสโกปี NMR จะมีประสิทธิภาพสูง แต่ก็ต้องใช้เวลาและวัสดุสิ้นเปลือง และต้องใช้เวลาหลายสัปดาห์กว่าจะได้ผลลัพธ์ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีเครื่องมือใหม่สำหรับการตรวจสอบโครงสร้างของโปรตีนอย่างรวดเร็ว
Klaus Gerwertและทีมงานของเขาที่ Ruhr-Universität Bochum จัดการกับความท้าทายนี้โดยใช้เซ็นเซอร์อินฟราเรด (IR) ที่สามารถติดตามการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของโปรตีนได้ในเวลาเพียงไม่กี่นาที เซ็นเซอร์นี้ใช้คริสตัลที่สามารถซึมผ่านได้สำหรับแสงอินฟราเรด และช่วยให้สามารถติดตามสเปกตรัมการดูดกลืนแสงได
Credit : เกมส์ออนไลน์แนะนำ >>>ป๊อกเด้งออนไลน์ ขั้นต่ำ 5 บาท
