전자기 장치는 임상 분야에 대한 기계생물학 연구의 발전을 촉진할 수 있습니다. 날짜: 2023년 1월 18일 원천: 케임브리지 대학교 요약: 광범위한 연약한 생물학적 조직의 고정밀 측정을 가능하게 하는 새로운 전자기 장치가 기계생물학 분야에서 새로운 정밀 표준을 수립했다고 연구원들이 말했습니다. 이 방법은 인간 생검 샘플 크기의 조직에 대한 기계적 테스트를 허용하므로 특히 인간 질병 연구와 관련이 있습니다.
광범위한 연약한 생물학적 조직의 고정밀 측정을 가능하게 하는 새로운 전자기 장치가 기계생물학 분야에서 새로운 정밀 표준을 수립했다고 연구원들이 말했습니다. 이 방법은 인간 생검 샘플 크기의 조직에 대한 기계적 테스트를 허용하므로 특히 인간 질병 연구와 관련이 있습니다.
신체의 연조직은 기능을 수행하는 데 중요한 강성 및 강도와 같은 광범위한 기계적 특성을 나타냅니다. 예를 들어, 위장관의 조직은 음식의 이동과 소화를 허용하기 위해 부드럽지만 힘줄은 우리가 움직일 수 있도록 근육에서 뼈로 힘을 전달하기 위해 상대적으로 더 뻣뻣합니다.
발달 과정 동안 또는 질병으로 인해 변경될 수 있는 이러한 조직의 기계적 특성을 정확하게 측정하는 능력은 생물학 및 의학 분야에 깊은 영향을 미칩니다. 이러한 속성을 측정하는 방법은 현재 부적절하며 정확성과 신뢰성은 지금까지 제한적입니다.
케임브리지 대학과 MIT 의료 공학 및 과학 연구소(IMES)의 연구원들이 참여한 새로운 연구 결과 자기 작동 및 광학 감지에 의존하는 장치가 개발되어 잠재적으로 도립 현미경으로 조직의 실시간 이미징이 가능합니다. 이러한 방식으로 세포 및 분자 수준 모두에서 기계적 힘 하에서 조직의 거동에 대한 통찰력을 얻을 수 있습니다. 결과는 Science Advances 저널에 보고되었습니다 .
전자석은 장치에 장착된 조직 표본에 당기는 힘을 가하고 광학 시스템은 표본의 크기 또는 모양 변화를 측정합니다.
"부드러운 생물학적 조직의 기계적 테스트를 위한 가장 중요한 요구 사항 중 하나는 조직을 살아 있게 유지하고 생체역학적 특성을 보존하기 위해 생물학적 표본의 생리학적 조건(예: 온도, 영양분)을 가능한 한 가깝게 모방해야 한다는 것입니다." 연구팀을 이끈 생명공학 부교수인 Thierry Savin 박사는 말했다. "이를 위해 우리는 원래의 생리학적 및 화학적 환경에서 밀리미터 단위로 조직의 기계적 특성을 측정하기 위해 투명한 마운팅 챔버를 설계했습니다. 그 결과 높은 신뢰성과 재현성."
전자기 장치의 성능을 직접 평가하기 위해 연구자들은 마우스 식도와 구성 층의 생체 역학에 대한 연구를 수행했습니다. 식도는 인후와 위를 연결하는 근육질 관으로 여러 층의 조직으로 구성되어 있습니다. 연구자들은 마우스 식도 조직의 3개 개별 층 각각에 대한 최초의 생체역학적 조사를 수행하기 위해 이 장치를 사용했습니다. 그들의 발견은 식도가 여러 엔지니어링 응용 분야에서 일반적으로 사용되는 것과 유사한 3층 복합 재료처럼 거동한다는 것을 보여주었습니다. 연구원의 지식으로는 식도의 각 개별 층의 기계적 특성에 대해 얻은 첫 번째 결과입니다.
Wellcome Trust/Cancer Research UK Gurdon의 박사후 연구원인 Adrien Hallou 박사는 "우리의 연구는 전자기 장치의 향상된 신뢰성을 입증하여 응력-변형 응답에서 15% 미만의 오류를 발생시켰습니다. 이전에는 볼 수 없었던 정확도 수준이었습니다."라고 말했습니다. 학회. "우리는 이 장치가 궁극적으로 조직 생체역학 분야의 새로운 표준이 되어 전반적으로 마우스 및 인간 연조직 역학의 특성화를 위한 표준화된 데이터 세트를 제공하기를 희망합니다."
IMES의 박사 후보인 Luca Rosalia는 다음과 같이 덧붙였습니다. 임상 결정을 알리는 도구입니다."