البنية التحتية الفائقة

البنية الدقيقة (أو البنية الدقيقة ) هي بنية الخلايا والمواد الحيوية التي يمكن رؤيتها بتكبيرات أعلى من تلك الموجودة في المجهر الضوئي البصري القياسي . وهذا يعني تقليديًا دقة ونطاق تكبير المجهر الإلكتروني النافذ التقليدي (TEM) عند عرض العينات البيولوجية مثل الخلايا أو الأنسجة أو الأعضاء . يمكن أيضًا رؤية البنية الدقيقة باستخدام المجهر الإلكتروني الماسح والمجهر فائق الدقة ، على الرغم من أن المجهر الإلكتروني النافذ هو تقنية علم الأنسجة القياسية لعرض البنية الدقيقة. يمكن فحص الهياكل الخلوية مثل العضيات ، والتي تسمح للخلية بالعمل بشكل صحيح داخل بيئتها المحددة، على مستوى البنية الدقيقة.

تعد البنية الدقيقة، جنبًا إلى جنب مع علم النشوء والتطور الجزيئي ، طريقة موثوقة لتصنيف الكائنات الحية. ^[1] تُستخدم ميزات البنية الدقيقة صناعيًا للتحكم في خصائص المواد وتعزيز التوافق البيولوجي .

تاريخ

في عام 1931، اخترع المهندسان الألمانيان ماكس نول وإرنست روسكا أول مجهر إلكتروني. ^[2] ومع تطوير واختراع هذا المجهر، زاد نطاق الهياكل التي يمكن ملاحظتها واستكشافها وتحليلها بشكل كبير، حيث أصبح علماء الأحياء مهتمين بشكل متزايد بالتنظيم دون المجهري للخلايا. اهتم هذا المجال الجديد من البحث بالبنية التحتية، والمعروفة أيضًا باسم البنية الدقيقة. ^[3]

التطبيقات

يستخدم العديد من العلماء الملاحظات فوق البنيوية لدراسة ما يلي، بما في ذلك على سبيل المثال لا الحصر:

علم الأحياء

من السمات البنيوية الشائعة الموجودة في الخلايا النباتية تكوين بلورات أكسالات الكالسيوم . ^[9] وقد تم طرح نظرية مفادها أن هذه البلورات تعمل على تخزين الكالسيوم داخل الخلية حتى الحاجة إليه للنمو أو التطور. ^[10]

يمكن أن تتكون بلورات أكسالات الكالسيوم أيضًا في الحيوانات ، وحصوات الكلى هي شكل من أشكال هذه السمات البنيوية الدقيقة. من الناحية النظرية، يمكن استخدام البكتيريا النانوية لتقليل تكوين حصوات أكسالات الكالسيوم في الكلى. ^[11]

هندسة

إن التحكم في البنية الدقيقة له استخدامات هندسية للتحكم في سلوك الخلايا. تستجيب الخلايا بسهولة للتغيرات في مصفوفتها خارج الخلية (ECM)، لذا فإن تصنيع المواد لمحاكاة ECM يسمح بزيادة التحكم في دورة الخلية والتعبير عن البروتين . ^[12]

تنتج العديد من الخلايا، مثل النباتات، بلورات أكسالات الكالسيوم ، وعادةً ما تُعتبر هذه البلورات مكونات فوق بنيوية للخلايا النباتية. أكسالات الكالسيوم هي مادة تُستخدم في تصنيع التزجيج الخزفي [6]، كما أنها تتمتع بخصائص المواد الحيوية . بالنسبة لزراعة الخلايا وهندسة الأنسجة ، توجد هذه البلورات في مصل الأجنة البقرية ، وهي جانب مهم من المصفوفة خارج الخلية لزراعة الخلايا. ^[13]

البنية الدقيقة هي عامل مهم يجب مراعاته عند هندسة غرسات الأسنان . نظرًا لأن هذه الأجهزة تتفاعل مباشرة مع العظام، فإن دمجها في الأنسجة المحيطة ضروري لوظيفة الجهاز المثلى. وقد وجد أن تطبيق الحمل على غرسة الأسنان الملتئمة يسمح بزيادة التكامل العظمي مع عظام الوجه . ^[14] يعد تحليل البنية الدقيقة المحيطة بالغرسة مفيدًا في تحديد مدى توافقها الحيوي وكيفية تفاعل الجسم معها. وجدت إحدى الدراسات أن غرس حبيبات من مادة حيوية مشتقة من عظم الخنزير تسبب في دمج جسم الإنسان للمادة في بنيته الدقيقة وتكوين عظم جديد. ^[15]

هيدروكسي أباتيت هو مادة حيوية تستخدم لربط الأجهزة الطبية مباشرة بالعظام عن طريق البنية الدقيقة. يمكن إنشاء الطعوم جنبًا إلى جنب مع فوسفات ثلاثي الكالسيوم ، وقد لوحظ أن أنسجة العظام المحيطة ستدمج المادة الجديدة في مصفوفتها خارج الخلية. ^[16] هيدروكسي أباتيت مادة متوافقة حيويًا بدرجة عالية، ويمكن التحكم في سماتها فوق البنيوية، مثل التوجه البلوري، بعناية لضمان التوافق الحيوي الأمثل. ^[17] يمكن أن يجعل التوجه السليم لألياف البلورة المعادن المقدمة، مثل هيدروكسي أباتيت، أكثر تشابهًا مع المواد البيولوجية التي تنوي استبدالها. إن التحكم في السمات فوق البنيوية يجعل الحصول على خصائص مادية محددة أمرًا ممكنًا.

مراجع

^ لورا ويجنر بارفري ؛ إيريكا باربيرو؛ إليس لاسر؛ ميكاه دونثورن؛ ديباشيش بهاتاشاريا؛ ديفيد جيه باترسون ؛ لورا أ. كاتز (ديسمبر 2006). "تقييم الدعم للتصنيف الحالي للتنوع حقيقيات النوى". PLOS Genetics . 2 (12): e220. doi : 10.1371/JOURNAL.PGEN.0020220 . ISSN 1553-7390. PMC 1713255. PMID 17194223. Wikidata Q21090155 .
^ ماسترز، باري ر (مارس 2009). "تاريخ المجهر الإلكتروني في علم الأحياء الخلوي" (PDF) . موسوعة علوم الحياة (ELS) . تشيتشيستر: جون وايلي وأولاده، المحدودة. doi :10.1002/9780470015902.a0021539. ISBN 9780470016176.
^ Brieger, EM (1963). "Ultrastructure of the Cell". Structure and Ultrastructure of Microorganisms . Elsevier. p. 1–7. doi :10.1016/b978-0-12-134350-7.50005-8. ISBN 978-0-12-134350-7.
^ Eyden, B.; Banerjee, SS; Ru, Y.; Liberski, P. (2014). البنية الدقيقة للأورام البشرية: التطبيقات في التشخيص والبحث . Springer Berlin Heidelberg. ISBN 978-3-642-39168-2.
^ موسر، روبرت إل.؛ توماس، شيرلي إيه.؛ وايز، روبرت آر.؛ بيلر، توماس سي.؛ نايلور، أوبري دبليو. (1984-04-01). "البنية الدقيقة للبلاستيدات الخضراء، وفلوريسنت الكلوروفيل، وتركيب الصبغة في فول الصويا المعرض للإجهاد بالتبريد". فسيولوجيا النبات . 74 (4): 749-754. doi :10.1104/pp.74.4.749. ISSN 0032-0889. PMC 1066762. PMID 16663504 .
^ Moreira, Carolina A.; Dempster, David W.; Baron, Roland (2000). "Anatomy and Ultrastructure of Bone – Histogenesis, Growth and Remodeling". Endotext . South Dartmouth (MA): MDText.com, Inc. PMID 25905372.
^ كرامر، إليزابيث م.؛ نورول، فرانسواز؛ جيشارد، جوزيت؛ بريتون-جوريوس، جانين؛ فاينشينكر، ويليام؛ ماسيه، جان مارك؛ ديبيلي، نجايت (1997-04-01). "البنية التحتية لتكوين الصفائح الدموية بواسطة الخلايا الدموية البشرية المزروعة باستخدام ربيطة Mpl". الدم . 89 (7): 2336-2346. doi : 10.1182/blood.V89.7.2336 . ISSN 1528-0020. PMID 9116277. S2CID 7757033.
^ فيريرا، أديلينا؛ دولدر، هايدي (1990-01-06). "البنية الدقيقة للحيوانات المنوية وتكوين الحيوانات المنوية في السحلية، Tropidurus itambere" (PDF) . Biocell . 27 (3): 353–362. ISSN 0327-9545. PMID 15002752.
^ Prychid, CJ; Jabaily, RS; Rudall, PJ (2008-03-13). "البنية الدقيقة الخلوية وتطور البلورات في Amorphophallus (Araceae)". Annals of Botany . 101 (7): 983–995. doi :10.1093/aob/mcn022. ISSN 0305-7364. PMC 2710233. PMID 18285357 .
^ Tilton, VR; Horner, HT (1980). "بلورات رافيد أكسالات الكالسيوم والخلايا البلوراتية في الكرابل في Ornithogalum caudatum". حوليات علم النبات . 46 (5): 533-539. doi :10.1093/oxfordjournals.aob.a085951. ISSN 1095-8290.
^ Goldfarb, David S. (2004-10-19). "Microorganisms and Calcium Oxalate Stone Disease". Nephron Physiology . 98 (2): 48–54. doi :10.1159/000080264. ISSN 1660-2137. PMID 15499215. S2CID 29369994.
^ خادم حسيني، علي (2008). الهندسة الدقيقة والنانوية للبيئة الخلوية: التقنيات والتطبيقات. بوسطن: دار أرتيك. ISBN 978-1-59693-149-7.
^ Pedraza, Claudio E.; Chien, Yung-Ching; McKee, Marc D. (2008). "بلورات أكسالات الكالسيوم في مصل الجنين البقري: الآثار المترتبة على دراسات زراعة الخلايا والبلعمة والتمعدن الحيوي في المختبر". مجلة الكيمياء الحيوية الخلوية . 103 (5): 1379–1393. doi :10.1002/jcb.21515. ISSN 0730-2312. PMID 17879965. S2CID 43217705.
^ ماير، يو؛ جوس، يو؛ ميثيلي، جيه؛ ستام، تي؛ هوهوف، أيه؛ فيليز، تي؛ ستراتمان، يو؛ فيزمان، إتش بي (2004). "الخصائص الدقيقة للواجهة بين الغرسة والعظم في الغرسات السنية المحملة فورًا". المواد الحيوية . 25 (10): 1959–1967. doi :10.1016/j.biomaterials.2003.08.070. PMID 14738860.
^ أورسيني ، جيوفانا. سكارانو، أنطونيو؛ بياتيلي، ماوريتسيو؛ بيتشيريلي، مارسيلو؛ كابوتي، سيرجيو؛ بياتيلي، أدريانو (2006). “التحليل النسيجي والبنيوي للعظام المتجددة في تكبير الجيب الفكي العلوي باستخدام مادة حيوية مشتقة من عظام الخنازير”. مجلة أمراض اللثة . 77 (12): 1984-1990. دوى :10.1902/job.2006.060181. ISSN 0022-3492. بميد 17209782.
^ فوجيتا، رومي؛ يوكوياما، أتسورو؛ نوداساكا، يوشينوبو؛ كوهجو، تاكاو؛ كاواساكي، تاكاو (2003). "البنية التحتية الدقيقة لواجهة العظام الخزفية باستخدام هيدروكسيباتيت وسيراميك فوسفات بيتا ثلاثي الكالسيوم وآلية استبدال فوسفات بيتا ثلاثي الكالسيوم في العظام". الأنسجة والخلايا . 35 (6): 427-440. doi :10.1016/S0040-8166(03)00067-3. PMID 14580356.
^ Zhuang, Zhi; Miki, Takuya; Yumoto, Midori; Konishi, Toshiisa; Aizawa, Mamoru (2012). "المراقبة الدقيقة لسيراميك هيدروكسيباتيت مع التوجه المفضل إلى المستوى أ باستخدام المجهر الإلكتروني النافذ عالي الدقة". Procedia Engineering . 36 : 121–127. doi : 10.1016/j.proeng.2012.03.019 .

روابط خارجية

الوسائط المتعلقة بالبنية التحتية الفائقة في ويكيميديا كومنز

Original text

Rate this translation

Your feedback will be used to help improve Google Translate

[1] لورا ويجنر بارفري ؛ إيريكا باربيرو؛ إليس لاسر؛ ميكاه دونثورن؛ ديباشيش بهاتاشاريا؛ ديفيد جيه باترسون ؛ لورا أ. كاتز (ديسمبر 2006). "تقييم الدعم للتصنيف الحالي للتنوع حقيقيات النوى". PLOS Genetics . 2 (12): e220. doi : 10.1371/JOURNAL.PGEN.0020220 . ISSN 1553-7390. PMC 1713255. PMID 17194223. Wikidata Q21090155 .

[2] ماسترز، باري ر (مارس 2009). "تاريخ المجهر الإلكتروني في علم الأحياء الخلوي" (PDF) . موسوعة علوم الحياة (ELS) . تشيتشيستر: جون وايلي وأولاده، المحدودة. doi :10.1002/9780470015902.a0021539. ISBN 9780470016176.

[3] Brieger, EM (1963). "Ultrastructure of the Cell". Structure and Ultrastructure of Microorganisms . Elsevier. p. 1–7. doi :10.1016/b978-0-12-134350-7.50005-8. ISBN 978-0-12-134350-7.

[4] Eyden, B.; Banerjee, SS; Ru, Y.; Liberski, P. (2014). البنية الدقيقة للأورام البشرية: التطبيقات في التشخيص والبحث . Springer Berlin Heidelberg. ISBN 978-3-642-39168-2.

[5] موسر، روبرت إل.؛ توماس، شيرلي إيه.؛ وايز، روبرت آر.؛ بيلر، توماس سي.؛ نايلور، أوبري دبليو. (1984-04-01). "البنية الدقيقة للبلاستيدات الخضراء، وفلوريسنت الكلوروفيل، وتركيب الصبغة في فول الصويا المعرض للإجهاد بالتبريد". فسيولوجيا النبات . 74 (4): 749-754. doi :10.1104/pp.74.4.749. ISSN 0032-0889. PMC 1066762. PMID 16663504 .

[6] Moreira, Carolina A.; Dempster, David W.; Baron, Roland (2000). "Anatomy and Ultrastructure of Bone – Histogenesis, Growth and Remodeling". Endotext . South Dartmouth (MA): MDText.com, Inc. PMID 25905372.

[7] كرامر، إليزابيث م.؛ نورول، فرانسواز؛ جيشارد، جوزيت؛ بريتون-جوريوس، جانين؛ فاينشينكر، ويليام؛ ماسيه، جان مارك؛ ديبيلي، نجايت (1997-04-01). "البنية التحتية لتكوين الصفائح الدموية بواسطة الخلايا الدموية البشرية المزروعة باستخدام ربيطة Mpl". الدم . 89 (7): 2336-2346. doi : 10.1182/blood.V89.7.2336 . ISSN 1528-0020. PMID 9116277. S2CID 7757033.

[8] فيريرا، أديلينا؛ دولدر، هايدي (1990-01-06). "البنية الدقيقة للحيوانات المنوية وتكوين الحيوانات المنوية في السحلية، Tropidurus itambere" (PDF) . Biocell . 27 (3): 353–362. ISSN 0327-9545. PMID 15002752.

[9] Prychid, CJ; Jabaily, RS; Rudall, PJ (2008-03-13). "البنية الدقيقة الخلوية وتطور البلورات في Amorphophallus (Araceae)". Annals of Botany . 101 (7): 983–995. doi :10.1093/aob/mcn022. ISSN 0305-7364. PMC 2710233. PMID 18285357 .

[10] Tilton, VR; Horner, HT (1980). "بلورات رافيد أكسالات الكالسيوم والخلايا البلوراتية في الكرابل في Ornithogalum caudatum". حوليات علم النبات . 46 (5): 533-539. doi :10.1093/oxfordjournals.aob.a085951. ISSN 1095-8290.

[11] Goldfarb, David S. (2004-10-19). "Microorganisms and Calcium Oxalate Stone Disease". Nephron Physiology . 98 (2): 48–54. doi :10.1159/000080264. ISSN 1660-2137. PMID 15499215. S2CID 29369994.

[12] خادم حسيني، علي (2008). الهندسة الدقيقة والنانوية للبيئة الخلوية: التقنيات والتطبيقات. بوسطن: دار أرتيك. ISBN 978-1-59693-149-7.

[13] Pedraza, Claudio E.; Chien, Yung-Ching; McKee, Marc D. (2008). "بلورات أكسالات الكالسيوم في مصل الجنين البقري: الآثار المترتبة على دراسات زراعة الخلايا والبلعمة والتمعدن الحيوي في المختبر". مجلة الكيمياء الحيوية الخلوية . 103 (5): 1379–1393. doi :10.1002/jcb.21515. ISSN 0730-2312. PMID 17879965. S2CID 43217705.

[14] ماير، يو؛ جوس، يو؛ ميثيلي، جيه؛ ستام، تي؛ هوهوف، أيه؛ فيليز، تي؛ ستراتمان، يو؛ فيزمان، إتش بي (2004). "الخصائص الدقيقة للواجهة بين الغرسة والعظم في الغرسات السنية المحملة فورًا". المواد الحيوية . 25 (10): 1959–1967. doi :10.1016/j.biomaterials.2003.08.070. PMID 14738860.

[15] أورسيني ، جيوفانا. سكارانو، أنطونيو؛ بياتيلي، ماوريتسيو؛ بيتشيريلي، مارسيلو؛ كابوتي، سيرجيو؛ بياتيلي، أدريانو (2006). “التحليل النسيجي والبنيوي للعظام المتجددة في تكبير الجيب الفكي العلوي باستخدام مادة حيوية مشتقة من عظام الخنازير”. مجلة أمراض اللثة . 77 (12): 1984-1990. دوى :10.1902/job.2006.060181. ISSN 0022-3492. بميد 17209782.

[16] فوجيتا، رومي؛ يوكوياما، أتسورو؛ نوداساكا، يوشينوبو؛ كوهجو، تاكاو؛ كاواساكي، تاكاو (2003). "البنية التحتية الدقيقة لواجهة العظام الخزفية باستخدام هيدروكسيباتيت وسيراميك فوسفات بيتا ثلاثي الكالسيوم وآلية استبدال فوسفات بيتا ثلاثي الكالسيوم في العظام". الأنسجة والخلايا . 35 (6): 427-440. doi :10.1016/S0040-8166(03)00067-3. PMID 14580356.

[17] Zhuang, Zhi; Miki, Takuya; Yumoto, Midori; Konishi, Toshiisa; Aizawa, Mamoru (2012). "المراقبة الدقيقة لسيراميك هيدروكسيباتيت مع التوجه المفضل إلى المستوى أ باستخدام المجهر الإلكتروني النافذ عالي الدقة". Procedia Engineering . 36 : 121–127. doi : 10.1016/j.proeng.2012.03.019 .