دستگاه کلینواستت سه بعدی جهت شبیه‌سازی بی‌وزنی برای انجام مطالعات سلولی و مولکولی

نوع مقاله: علمی- ترویجی

نویسنده

پژوهشگاه هوافضا، وزارت علوم، تحقیقات و فناوری، تهران، ایران

چکیده

قرارگیری حیوانات و انسان در فضا با تغییرات فیزیولوژیک بسیاری همراه است. سلول واحد ساختمان و عملکرد بدن موجودات زنده است. برای فهم بهتر این تغییرات در سطح عملکرد بدن لازم است که در ابتدا این تغییرات در سطح سلول و بافت مطالعه شود. از آنجاکه انجام آزمایش‌ها در محیط فضا بسیار کم و گران است، این آزمایش‌ها روی زمین شبیه‌سازی می‌شود. کلینواستت دستگاهی است که از طریق چرخش موجب حذف تأثیر نیروی جاذبه بر رشد و تکوین می‌شود. از کلینواستت برای مطالعة اثرات بی‌وزنی بر کشت سلول و جنین‌های جانوری و گیاهی استفاده می‌شود. انوع کلینواستت شامل تک محوره و دو محوره (ماشین وضعیت تصادفی) وجود دارد. ماشین وضعیت تصادفی یا (Random Positioning Machine) RPM با چرخاندن نمونه‌‌‌‌‌‌های زیستی حول دو محور، موجب تغییر جهت نمونه در فضا به شکل پیچیده و بدین صورت موجب حذف اثر جاذبه می‌شود. از هر دوی این دستگاه‌ها برای شبیه‌سازی بی‌وزنی بر روی سلول استفاده می‌شود.

کلیدواژه‌ها


[1] Clement, G. and Slenzka, K., Fundamentals of Space Biology, Research on Cells, Animals, and Plant in Space, Microcosm Press, New York, NY: Springer, 2006.

[2] Dehart, R.L. and Davis, J.R., Fundamentals of Aerospace Medicine, 3rd ed., Lippincott Williams & Wilkins, Philadelphia, 2002.

[3] Burgess, C. and Dubbs, C., Animals in Space from Research Rocket to the Space Shuttle, Springer, 2007.

[4] Space Studies Board, Committee on Space Biology and Medicine, Commission on Physical Sciences, Mathematics, and Applications, A strategy for Research in Space Biology and Medicine in the New Century, National Academy Press, Washington, D.C., 1998.

[5] Hemmersbach, R., von der Wiesche, M. and Seibt, D., “Ground-based Experimental Platforms in Gravitational Biology and Human Physiology,” Signal Transduction, Vol. 6, No. 6, 2006, pp. 381–387.

[6] Van Loon, J. J. W. A., “Some History and Use of the Random Positioning Machine, RPM, in Gravity Related Research,” Advances in Space Research, Vol. 39, No. 7, 2007, pp. 1161–1165.

[7] Borst, G. and Van Loon, J. J. W. A., “Technology and Developments for the Random Positioning Machine, RPM,” Microgravity Science and Technology, Vol. 21, No. 4, 2009, pp. 287–292.

[8] Hoson, T., Kamisaka, S., Masuda, Y., and Yamashita, M., “Changes in Plant Growth Processes under Microgravity Conditions Simulated by a Three-dimensional Clinostat,” The Botanical Magazine Tokyo, Vol. 105, No. 1, 1992, pp. 53–70.

[9] Hoson, T. et al., “Evaluation of the Three-dimensional Clinostat as a Simulator of Weightlessness,” Planta, Vol. 203, No. 1, 1997, pp. S187–S197.

[10] Huijser, R.H., Desktop RPM, FS-MG-R00-017 © Fokker Space (August 2000), available: [on line], http://www.desc.med.vu.nl/Publications/Other/RPM-FS-MG-R00-017.pdf#search='Desktop%20Random%20Positioning %20Machine

 [11] Klaus, D. M., Todd, P., and Schatz, A., “Functional Weightlessness During Clinorotation of Cell Suspensions,” Advances in Space Research,Vol. 21, No. 8-9, 1998, pp. 1315–1318.

[12] Benavides Damm, T., et al., “Cell Cultivation under Different Gravitational Loads using a Novel Random Positioning Incubator,” Biotechnology and Bioengineering, Vol. 111, No. 6, 2014, pp. 1180–1190.

[13] Heathcote, D.G., Chapman D.K., Brown, A.H., “Nastic curvatures of wheat coleoptiles that develop in true microgravity,” Plant Cell Environ, 1995, pp. 18:818–822. 

[14] Hammond T. and Allen, P., “The Bonn Criteria: Minimal Experimental Parameter Reporting for Clinostat and Random Positioning Machine Experiments with Cells and Tissues,” Microgravity Science and Technology, Vol. 23, No. 2, 2011, pp. 271–275.

[15] Brown, A. H., Dahl, A. O., and Chapman, D.K.,“Limitation on the Use of the Horizontal Clinostat as a Gravity Compensator. Plant Centrifuge Laboratory, University City Science Center and Department of Biology, University of Pennsylvania, Philadelphia, Pennsylvania 19174,” Plant Physiology,Vol. 58, 1976, pp. 127-130.

[16] Mesland, D., “Novel ground-based facilities for research in the effects of weight,” ESA Microgravity News, Vol. 9, 1996, pp. 5–10.

[17] Wuest, S. L., et al., “A Novel Microgravity Simulator Applicable for Three-dimensional Cell Culturing,” Microgravity Science and Technology, Vol. 26, No. 2, 2014, pp. 77–88.

[18] Soga, K., Wakabayashi, K., Kamisaka, S. and Hoson, T., “Perception Mechanism of Gravity Stimuli in Hypergravity-induced Growth Inhibition of AzukiBean Roots,” BiolSci Space. Vol. 17, No. 3, 2003, pp. 179-80.