Войти
Ультраструктура одиночной бактериальной клетки (Bacillus subtilis ). Масштабная линейка - 200 nm.Ультраструктура (или ультраструктура ) - это структура клеток и биоматериалов, которая видна при более высоком увеличении, чем на стандартном оптическом микроскопе <10.>. Это традиционно означало разрешение и диапазон увеличения обычного просвечивающего электронного микроскопа (ТЕМ) при просмотре биологических образцов, таких как клетки, ткани или органы.. Ультраструктуру также можно просмотреть с помощью сканирующей электронной микроскопии и микроскопии сверхвысокого разрешения, хотя ПЭМ является стандартным методом гистологии для просмотра ультраструктуры. Такие клеточные структуры, как органеллы, которые позволяют клетке должным образом функционировать в определенной среде, могут быть исследованы на ультраструктурном уровне.
Ультраструктура, наряду с молекулярной филогенией, является надежным филогенетическим способом классификации организмов. Характеристики ультраструктуры используются в промышленности для контроля свойств материалов и повышения биосовместимости.
В 1931 году немецкие инженеры Макс Кнолль и Эрнст Руска изобрели первый электронный микроскоп. С разработкой и изобретением этого микроскопа, диапазон наблюдаемых структур, которые можно было исследовать и анализировать, значительно расширился, поскольку биологи стали все больше интересоваться субмикроскопической организацией клеток. Эта новая область исследований касалась субструктуры, также известной как ультраструктура.
Многие ученые используют ультраструктурные наблюдения для изучения следующего, включая, помимо прочего:
Обычной ультраструктурной особенностью, обнаруживаемой в растительных клетках, является образование оксалата кальция кристаллы. Было высказано предположение, что эти кристаллы сохраняют кальций внутри клетки до тех пор, пока он не понадобится для роста или развития.
Кристаллы оксалата кальция также могут образовываться у животных и камней в почках являются формой этих ультраструктурных особенностей. Теоретически нанобактерии могут быть использованы для уменьшения образования камней из оксалата кальция в почках.
Управление ультраструктурой инженерное используется для управления поведением ячеек. Клетки легко реагируют на изменения в их внеклеточном матриксе (ЕСМ), поэтому производство материалов, имитирующих ЕСМ, позволяет усилить контроль над клеточным циклом и экспрессией белка.
Многие клетки, такие как растения, производят кристаллы оксалата кальция, и эти кристаллы обычно считаются ультраструктурными компонентами растительных клеток. Оксалат кальция - это материал, который используется для производства керамической глазури [6], и он также обладает свойствами биоматериала. Для культивирования клеток и тканевой инженерии этот кристалл обнаружен в эмбриональной сыворотке теленка и является важным аспектом внеклеточного матрикса для культивирования клеток.
Ультраструктура - важный фактор, который следует учитывать при разработке зубных имплантатов. Поскольку эти устройства взаимодействуют непосредственно с костью, их включение в окружающую ткань необходимо для оптимального функционирования устройства. Было обнаружено, что приложение нагрузки к заживающему зубному имплантату позволяет увеличить остеоинтеграцию с лицевыми костями. Анализ ультраструктуры, окружающей имплант, полезен для определения того, насколько он биосовместим и как на него реагирует организм. Одно исследование показало, что имплантация гранул биоматериала, полученного из костей свиньи, заставила человеческое тело включить этот материал в свою ультраструктуру и сформировать новую кость.
Гидроксиапатит - это биоматериал, используемый для соединения медицинских устройств непосредственно с костью посредством ультраструктуры. Трансплантаты могут быть созданы вместе с 𝛃-трикальцийфосфатом, и было замечено, что окружающая костная ткань включает новый материал во внеклеточный матрикс. Гидроксиапатит - это материал с высокой биосовместимостью, и его ультраструктурные характеристики, такие как ориентация кристаллов, можно тщательно контролировать, чтобы обеспечить оптимальную биосовместимость. Правильная ориентация кристаллического волокна может сделать внесенные минералы, такие как гидроксиапатит, более похожими на биологические материалы, которые они намереваются заменить. Управление ультраструктурными особенностями делает возможным получение определенных свойств материала.
СМИ, относящиеся к Ultrastructure на Wikimedia Commons