प्रौद्योगिकी बनाता है मस्तिष्क और अन्य ऊतकों लोचदार और टिकाऊ के लिए आसान इमेजिंग — ScienceDaily


जब वहाँ एक अप्रिय समस्या को हल करने, लोगों को कभी कभी की पेशकश प्रतीकात्मक सलाह के रूप में इस तरह के “खींच” मन या उलझाने में “लचीला” सोच है, लेकिन से भिड़ने में एक समस्या का सामना करना पड़ कई जैव चिकित्सा अनुसंधान प्रयोगशालाओं, एक टीम के एमआईटी शोधकर्ताओं ने इंजीनियर एक समाधान है कि बहुत अधिक है, शाब्दिक. बनाने के लिए इमेजिंग कोशिकाओं और अणुओं में मस्तिष्क और अन्य बड़े ऊतकों में आसान है, जबकि यह भी नमूने बनाने के लिए काफी कठिन साल की हैंडलिंग प्रयोगशाला में, वे के साथ आए हैं एक रासायनिक प्रक्रिया है कि बनाता है ऊतक स्केलेबल, दबाने और बहुत ज्यादा अविनाशी है.

“ELA” प्रौद्योगिकी के क्षेत्र में वर्णित है, एक नया कागज में प्रकृति के तरीकोंप्रदान करता है , वैज्ञानिकों ने एक बहुत तेजी से रास्ते के लिए fluorescently लेबल कोशिकाओं, प्रोटीन, आनुवंशिक सामग्री और अन्य अणुओं के भीतर दिमाग, गुर्दे, फेफड़े, दिल और अन्य अंगों. ऐसा इसलिए है क्योंकि जब इस तरह के ऊतकों में बढ़ाया जा सकता है या नीचे squished पतली, लेबलिंग की जांच कर सकते हैं पानी में डालना उन्हें कहीं अधिक तेजी से. कई प्रदर्शनों में कागज दिखाने के लिए कि, के बाद भी दोहराया विस्तार या compressions की गति के लिए लेबलिंग, ऊतकों वापस तस्वीर करने के लिए अपने मूल रूप अनछुए के लिए छोड़कर नया लेबल.

प्रयोगशाला के Kwanghun चुंग, एक एसोसिएट प्रोफेसर, केमिकल इंजीनियरिंग के एक सदस्य के एमआईटी की चिकित्सा के लिए संस्थान इंजीनियरिंग और विज्ञान, और Picower संस्थान के लिए सीखने और स्मृति विकसित की है, ELA के बीच काम पर एक पांच साल की परियोजना द्वारा वित्त पोषित राष्ट्रीय स्वास्थ्य संस्थान के सबसे बनाने के लिए व्यापक नक्शा अभी तक के पूरे मानव मस्तिष्क. की आवश्यकता है कि सक्षम किया जा रहा करने के लिए लेबल और स्कैन हर ठीक सेलुलर और आणविक विस्तार में बड़ी से बड़ी स्लैब संभव हो संरक्षित करने के लिए 3 डी संरचना है । यह भी मतलब है कि प्रयोगशाला में सक्षम होना चाहिए रखने के लिए नमूने पूरी तरह से बरकरार साल के लिए, यहां तक कि के रूप में वे पूरा करना होगा कई अलग-अलग दौर की लेबलिंग जल्दी से और कुशलता से. प्रत्येक दौर की लेबलिंग-शायद एक विशेष प्रकार के न्यूरॉन एक दिन, या एक महत्वपूर्ण प्रोटीन अगले — बताना होगा कि उन्हें कुछ नया करने के बारे में कैसे मस्तिष्क संरचित है और यह कैसे काम करता है.

“जब लोगों को अपने दान मस्तिष्क में, यह है कि वे दान कर रहे हैं, एक पुस्तकालय,” चुंग ने कहा. “हर एक को एक पुस्तकालय में शामिल की कीमत के बारे में जानकारी । आप का उपयोग नहीं कर सकते सभी किताबें पुस्तकालय में एक ही समय में. हम बार बार करने के लिए सक्षम होना करने के लिए पुस्तकालय का उपयोग यह नुकसान पहुँचाए बिना. इन में से प्रत्येक के दिमाग में एक बेहद कीमती संसाधन है।”

पूर्व लैब postdoc Taeyun Ku, अब एक सहायक प्रोफेसर के कोरिया उन्नत संस्थान की विज्ञान और प्रौद्योगिकी है, इस अध्ययन के प्रमुख लेखक. उन्होंने कहा कि विशेष रूप से कठिनाई के साथ काम कर रहे मानव ऊतकों, जो बेशक बहुत बड़ा कर रहे हैं उन लोगों की तुलना में प्रयोगशाला के जानवरों की तरह, चूहों लेने के लिए प्रेरित किया इस नए इंजीनियरिंग दृष्टिकोण. देर से एक रात प्रयोगशाला में क्रिसमस के आसपास 2017, उन्होंने कहा, वह विचार कर रही थी कि कैसे को बदलने के लिए ऊतक के लिए जल्दी लेबलिंग शुरू किया और साथ टिंकर करने के लिए दोहराया संपीड़न के एक लोचदार जेल ।

“हम हमारे रास्ते बदल गया है के बारे में सोच: जैविक ऊतक की जरूरत नहीं है होना करने के लिए बहुत जैविक,” यू कहा । “अगर हमारा लक्ष्य नहीं है करने के लिए छवि में रहने वाले ईवेंट के लिए, लेकिन छवि दिखावे, हम बदल सकते हैं सामग्री के प्रकार के ऊतकों को बनाए रखते हुए दिखावे के लिए है । हमारे काम से पता चलता है कैसे उच्च-स्तर के इंजीनियरिंग मस्तिष्क हमें सक्षम बनाता है के लिए बेहतर लग रही है क्या मस्तिष्क के अंदर.”

उलझ लिंक

टीम के प्रयासों के लिए इंजीनियर ELA नीचे आया सही खोजने के लिए तैयार करने के लिए एक जेल की तरह रासायनिक बुलाया polyacrylamide. अतीत में चुंग इस्तेमाल किया गया है, पदार्थ में एक अलग सूत्रीकरण के साथ crosslinking बनाने के लिए रसायनों के ऊतकों को मजबूत है, लेकिन काफी भंगुर है, ने कहा कि अध्ययन के सह-लेखक वेबस्टर गुआन, एक रासायनिक इंजीनियरिंग में स्नातक की छात्रा है । जब कि सूत्रीकरण संचार ऊतकों, कोशिकाओं और अणुओं बन जाएगा सीधे संलग्न करने के लिए एक ग्रिड की तरह जाल ।

नए निर्माण, टीम के लिए इस्तेमाल किया एक उच्च एकाग्रता के acrylamide के साथ बहुत कम crosslinker और सर्जक. परिणाम था एक उलझाव की लंबी बहुलक श्रृंखला के साथ लिंक करने में सक्षम हैं कि चारों ओर पर्ची दे रही है, जेल में एक संरचनात्मक अखंडता के साथ, लेकिन बहुत अधिक लचीलापन है । इसके अलावा, बजाय करने के लिए संलग्न चेन, गुआन ने कहा, कोशिकाओं और अणुओं के ऊतक सिर्फ उलझ बन भीतर, यह जोड़ने के लिए आगे की क्षमता acrylamide-संचार के ऊतकों का सामना करने के लिए खींच या squashing बिना कुछ भी बनने फटे या स्थायी रूप से विस्थापित करने की प्रक्रिया में.

अध्ययन में टीम की रिपोर्ट खींच मानव या माउस मस्तिष्क के ऊतकों के लिए दो बार उनकी चौड़ाई और लंबाई के साथ-साथ या compressing उनकी मोटाई 10 गुना के साथ वास्तव में कोई विकृति के लिए लौटने के बाद उनके नियमित रूप से आकार है ।

“इन परिणामों दिखाना है कि ELA सक्षम बनाता है पूरी तरह से प्रतिवर्ती ऊतक परिवर्तन आकार के संरक्षण, जबकि संरचनात्मक और आणविक जानकारी के ऊतकों में,” उन्होंने लिखा था.

पूरी तरह से एकीकृत करने के polyacrylamide में एक बड़ी राशि के लिए ऊतक प्राप्त करने के लिए लोच ले जा सकते हैं के रूप में लंबे समय के रूप में 21 दिनों में, वे रिपोर्ट है, लेकिन फिर से, किसी भी व्यक्ति लेबलिंग कदम है, इस तरह के रूप में लेबलिंग की एक विशेष प्रकार सेल निर्धारित करने के लिए अपने बहुतायत है, या एक विशिष्ट प्रोटीन के लिए देखने के लिए जहां यह व्यक्त किया जाता है, आगे बढ़ सकते हैं अब तक और अधिक जल्दी से पहले से तरीकों.

एक मामले में, बार-बार compressing एक 5 मिलीमीटर मोटी पार अनुभाग के साथ एक मानव मस्तिष्क, टीम की जरूरत केवल 24 घंटे में यह लेबल करने के लिए सभी तरह के माध्यम से. तुलना के लिए, जब 2013 में वापस चुंग और सहयोगियों शुरू हुआ “स्पष्टता” एक बनाने की विधि मस्तिष्क के ऊतकों पारदर्शी और फिक्सिंग के साथ एक acrylamide जेल, वे जरूरत के 24 घंटे के लिए लेबल एक टुकड़ा केवल एक दसवें के रूप में मोटी है । क्योंकि लेबलिंग समय से अनुमान लगाया गया है squaring गहराई है कि जांच घुसना चाहिए, गणना का सुझाव लेबलिंग के साथ ELA आय 100 गुना तेजी से स्पष्टता के साथ.

हालांकि चुंग की लैब में ज्यादातर केंद्रित है दिमाग पर, लागू करने के लिए अन्य अंगों में सहायता कर सकते हैं अन्य सेल मानचित्रण के प्रयासों, चुंग ने कहा. उन्होंने कहा कि यहां तक कि अगर लेबलिंग के ऊतकों नहीं है, एक लक्ष्य, सब पर एक आसान करने के लिए नए तरीके बनाने के लिए एक टिकाऊ, लोचदार जेल हो सकता है अन्य अनुप्रयोगों उदाहरण के लिए, बनाने में नरम रोबोटिक्स. के लिए संसाधनों के बारे में अधिक सीखने ELA पर उपलब्ध हैं चुंग की वेबसाइट.



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