Ultra estrutura -Ultrastructure

A ultraestrutura de uma única célula bacteriana ( Bacillus subtilis ). A barra de escala é de 200 nm .

Ultraestrutura (ou ultraestrutura ) é a arquitetura de células e biomateriais que é visível em ampliações maiores do que as encontradas em um microscópio óptico de luz padrão . Tradicionalmente, isso significava a resolução e a faixa de ampliação de um microscópio eletrônico de transmissão convencional (TEM) ao visualizar espécimes biológicos, como células , tecidos ou órgãos . A ultraestrutura também pode ser visualizada com microscopia eletrônica de varredura e microscopia de super-resolução , embora TEM seja uma técnica histológica padrão para visualização da ultraestrutura. Tais estruturas celulares como organelas, que permitem que a célula funcione adequadamente dentro de seu ambiente especificado, podem ser examinados no nível ultraestrutural.

A ultraestrutura, juntamente com a filogenia molecular , é uma maneira filogenética confiável de classificar os organismos. As características da ultraestrutura são usadas industrialmente para controlar as propriedades do material e promover a biocompatibilidade.

História

Em 1931, os engenheiros alemães Max Knoll e Ernst Ruska inventaram o primeiro microscópio eletrônico. Com o desenvolvimento e invenção deste microscópio, a gama de estruturas observáveis ​​que podiam ser exploradas e analisadas aumentou imensamente, à medida que os biólogos se interessavam progressivamente pela organização submicroscópica das células. Essa nova área de pesquisa se preocupava com a subestrutura, também conhecida como ultraestrutura.

Formulários

Muitos cientistas usam observações ultraestruturais para estudar o seguinte, incluindo, mas não limitado a:

Biologia

Uma característica ultraestrutural comum encontrada em células vegetais é a formação de cristais de oxalato de cálcio . Foi teorizado que esses cristais funcionam para armazenar cálcio dentro da célula até que seja necessário para o crescimento ou desenvolvimento.

Cristais de oxalato de cálcio também podem se formar em animais , e cálculos renais são uma forma dessas características ultraestruturais. Teoricamente, as nanobactérias poderiam ser usadas para diminuir a formação de cálculos renais de oxalato de cálcio.

Engenharia

O controle da ultraestrutura tem usos de engenharia para controlar o comportamento das células. As células respondem prontamente a mudanças em sua matriz extracelular (ECM), de modo que a fabricação de materiais para imitar a ECM permite maior controle sobre o ciclo celular e a expressão de proteínas .

Muitas células, como as plantas, produzem cristais de oxalato de cálcio , e esses cristais são geralmente considerados componentes ultraestruturais das células vegetais. O oxalato de cálcio é um material utilizado na fabricação de esmaltes cerâmicos [6], e também possui propriedades biomateriais . Para o cultivo de células e engenharia de tecidos , este cristal é encontrado no soro fetal bovino e é um aspecto importante da matriz extracelular para o cultivo de células.  

A ultraestrutura é um fator importante a ser considerado na engenharia de implantes dentários . Como esses dispositivos interagem diretamente com o osso, sua incorporação ao tecido circundante é necessária para o funcionamento ideal do dispositivo. Verificou-se que a aplicação de uma carga a um implante dentário em cicatrização permite uma maior osseointegração com os ossos faciais . A análise da ultraestrutura ao redor de um implante é útil para determinar quão biocompatível ele é e como o corpo reage a ele. Um estudo descobriu que a implantação de grânulos de um biomaterial derivado de osso de porco fez com que o corpo humano incorporasse o material em sua ultraestrutura e formasse um novo osso.

A hidroxiapatita é um biomaterial usado para conectar dispositivos médicos diretamente ao osso por ultraestrutura. Os enxertos podem ser criados junto com o 𝛃-fosfato tricálcico , e observou-se que o tecido ósseo circundante incorpora o novo material à sua matriz extracelular. A hidroxiapatita é um material altamente biocompatível e suas características ultraestruturais, como orientação cristalina, podem ser controladas cuidadosamente para garantir a biocompatibilidade ideal. A orientação adequada da fibra de cristal pode tornar os minerais introduzidos, como a hidroxiapatita, mais semelhantes aos materiais biológicos que pretendem substituir. O controle de características ultraestruturais possibilita a obtenção de propriedades específicas do material.

Referências

links externos