Name: development of an in vitro ocular platform to test contact lenses
Uploaded: 2016-04-06T15:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 28 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Development of an In Vitro Ocular Platform to Test Contact Lenses at JoVE.com

המחברים מבקשים להודות מקור מימון שלנו NSERC 20/20 הרשת לפיתוח חומרים עיניים מתקדמים.

כל הניסויים הושלמו בהתאם ועמיד בכל ההנחיות הרלוונטיות שהתוו ועדת האתיקה במחקר בבעלי החיים של האוניברסיטה ווטרלו. עיני השור שנתרמות בנדיבות מן מטבחיים מקומי. 1. עין דגם <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עיצוב והפקה של תבניות 13 <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עיצוב דגמי העין על פי המידות הפיזיולוגיות הממוצעות של עיניים בוגרות אנושיות. 13 </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השאר מרווח של 250 מיקרומטר בין גלגל העין ואת חתיכות עפעף של מודל העין. עיצוב תבניות בהתאמה באמצעות תוכנת תכנון בעזרת מחשב (CAD). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צור קובץ .cad חדש או קובץ .sldprt עם AutoCAD או Solidworks. יצירת מודלים 3D של גלגל העין / העפעף האדם. צור תבניות של המודלים ולשמור את התבניות כקבצי .stl. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קבצי .stl היבוא לתוך תוכנת מדפסת 3D (למשל, makeware עבור replicator2). ציין פרמטרים של ההדפס (מיקום, דלילות, בקנה מידה, אוריינטציה, החלקות, וכו &#39; </em&gt;) 13. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שמור את הקובץ בשם הקובץ G-קוד עבור מדפסות 3D לקרוא. חומרים בחרו כגון PLA (חומצת polylactic), ABS (אקריל ניטריל ניטריל), PC (פוליקרבונט), או שילוב של כל אלה, להדפיס את התבניות 13. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התקן נימה הרצויה של החומר מועדף. לייבא את קובץ G-הקוד לתוך מדפסת 3D לקרוא. הדפס את התבנית. הערה: לחלופין, לייצר את תבניות העין באמצעות מספרי מבוקר מחשב (CNC) המכונה, אם משטח חלק לדגם העין הוא רצוי. לייצור עובש CNC, חומרים לתבניות לא מוגבלים עוד פלסטיק תרמית, אבל להאריך מתכת, קרמיקה, ופולימרים resistive כימית כגון polytetrafluoroethylene. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פתח את ממשק התוכנה CNC המחובר מקדח חיתוך. לבנות תבניות 3D פי קדמי, למעלה, בצד ונוף המבט של תבניות מודל בעבר בנוי גלגל עין / עפעף בממשק תוכנות שליטה. בחר פרמטרים מתאימים עבורעיבוד (גודל כל ביט זיכרון, חומר המצע, עובי החומר) והמשך לחתוך את התבנית. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סינתזה של עיניות שימוש PDMS <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> באמצעות מזרק, למדוד 10 מ&quot;ל נפח של PDMS (polydimethylsiloxane) בסיס ולמלא אותו לתוך צינור צנטריפוגות 15-50 מ&quot;ל. הוסף 10% w / v של פתרון אלסטומר ידי משקל כולל של PDMS. באמצעות מוט ערבוב, מערבבים הפתרונות היטב. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יוצקים את הפתרון PDMS לתוך תבניות גלגל העין והעפעף. אפשר PDMS להתיישב ב RT O / N (או לפחות 12 שעות) כדי להפעיל את פילמור ולאפשר בועות לפזר מתוך הפולימר. הערה: ודא שאין בועות נותרות PDMS שעשוי לעלות או להרחיב. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בהמשך לכך, לשים את התבניות לתוך 75 ° C (167 ° F) בתנור במשך שעה 1, או 150 ° C (302 ° F) במשך 5 דקות. עבור ג&#39;ל רך, לתת PDMS לשבת ב RT במשך לפחות 48 שעות כדי לפלמר לחלוטין. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שים דגימות במקפיא במשך כמה דקות; זה יכווץ את PDMS ולפשטהסרת הדגימות מן התבניות. חלץ את eyepieces מהתבניות בעזרת מרית דקה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עבור המשלוח של פתרון אל תוך החלל שבין גלגל העין ואת חתיכות עפעף, להתחבר לצינור 1/16 &quot;x 1/8&quot; polytetrafluoroethylene עם מחבר צינור מצמד &quot;שווה 1/16 רגל וצרף אותו יצירת העפעף על חור הצינורות . </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סינתזה של Piece Eyeball שימוש Agarose הערה: יצירת גלגל העין יכולה להיות מסונתזת באמצעות פולימרים אחרים כגון agarose. ההליך הבא יכול גם להיות שונה כדי לייצר חתיכות עין ממגוון סוגים אגרו, כגון מחשבי כף יד (אגר דקסטרוז תפוחי אדמה) או SDA (אגר דקסטרוז sabouraud). <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כדי לייצר ג&#39;ל 2% (2 גר &#39;/ 100 מ&quot;ל), מידה 2 גרם של agarose ומערבבים עם 100 מ&quot;ל מים ultrapure. תביאו הפתרון לרתיחה (100 ºC) כך agarose מתמוסס לחלוטין. תנו הפתרון להתקרר במשך 5 דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יוצקים את הפתרון לתוך התבנית גלגל העין ולאפשר פתרון להתקרר במשך 30 דקות ב RT. מוציאים את חתיכות גלגל העין עם מרית. אחסן את אגר גלגל העין בתוך -20 במקפיא ° C לשימוש מאוחר יותר. עבור מחקרים מיקרוביולוגיה, לעקר את תבניות גלגל העין על ידי מעוקר ו / או קרינת UV. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התאגדות של שור קרני על PDMS Eyeball הערה:. פרוטוקול זה הותאם מ פארח ואח 14 <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בצעו את לנתיחה ההתאגדות של הקרניות שור בתנאים סטריליים מתחת למכסה המנוע זרימה למינרית. רוכש את העיניים ולנתח אותם באותו היום. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סובב את מכסה המנוע לזרום במשך 10 דקות לפני השימוש ולחטא עם אלכוהול אתנול 70%. ודא שכל החומרים והכלים הם סטריליים על ידי אידוי ב 273 ° F / 133 מעלות צלזיוס במשך 45 דקות, ואת מיקומו לא פחות מ -4 ס&quot;מ מהכניסה ברדס זרימה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לטבול את העין שור בתוך כוס המכילה פתרון בדילול povidone- יוד למשך 2 דקות. יש לשטוף את העין בתוך כוס המכילה בופר פוספט (PBS) עמ &#39;H 7.4. בעזרת מלקחיים בעדינים למקם את העין על צלחת פטרי זכוכית, עם פנים כלפי מעלה קרני. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסר את השריר העודף רקמת שומן על ידי חיתוך בנקודות המצורפות scleral במספריים לנתיחה בקצה קהים. השלך את הרקמה העודפת לתוך מבחנה סטרילית המיועד פסולת בעלי חיים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> באמצעות מיקרו מספריים, להסיר את לחמית מהעין. עוטפים את העין עם גזה סטרילי, שמירה על מרחק של 1 ס&quot;מ לפחות מן לימבוס. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> באמצעות אזמל, לחתוך את בלובן העין כ -2 מ&quot;מ מאזור לימבוס ובשטחיות כדי למנוע חדירה של דמית הבסיסית הגוף הזגוגי. בזהירות להאריך את החתך על ידי 360 מעלות באמצעות מספריים או אזמל לנתיחה ללא עיוות הקרנית מ העקמומיות טבעית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עם מלקחיים בסדר, להסיר את הקרנית מן העין. בעזרת מלקחיים, להסיר את כל רקמת הענביה דבקה בקפידה ולשטוף קרנית עם PBS. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אחסן את הקרנית בבית 31ºC במיכל סטרילי עם תרבותבינוני (כגון בינוני 199) המכיל 3% עובריים שור סרום כדי לשמור על לחות רקמה והזנת תא. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לפני ניסויים, לנוח הקרנית נכרת על גלגל העין PDMS, לצבוט את שני החלקים עם קליפ-על מיוחדים. </li></ol></li></ol> 2. פלטפורמת Blink <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עיצוב והפקה של הפלטפורמה-Blink הערה: הפלטפורמה למצמץ מורכב משלושה חלקים פונקציונליים: דגם עין (בסעיף 1), מערכת הילוכים, מערכת אלקטרונית. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עיצוב וייצור הפלטפורמה למצמץ באמצעות CAD והדפסת 3D, דומה לזה שתואר עבור דגם העין (סעיף 1.1). עיצוב הילוך המערכת כך שהיא מתרגמת סיבוב פשוט של מנועים לתוך התנועות לרוחב סיבוב של עיני. 15 </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שימוש אברה ואת מנגנון הילוך, לתרגם תנועה סיבובית של מנוע צעד לתוך התנועה לרוחב של אברה, אשר מחוברת אל חתיכות העפעף. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> משתמש במערכת הילוך המצומד, להגביר תנועה סיבובית אחד מתוך מנוע צעד לשלוש (או יותר) תנועות סיבוביות במשך שלוש חתיכות גלגל עין שונות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יישר את שתי מערכות הילוך, אחד עבור העפעף ואחד גלגל העין, כך שהמרחק בין שני הם קבועים. הרכיבו את מערכת אלקטרונית עם מיקרו-בקר, מגן מנוע, ושני מנועים. הערה: השתמש שני מנועי stepper לספק מנועי סיבוב, אשר תורגמו על ידי מערכת ההילוכים להילוך בתנועה מהבהבת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תחבר את שני מנועי צעד עם מערכת המורכבת של מגן מנוע מוערמים על מיקרו-בקר. חבר וקבע את תצורת הרכיבים האלקטרוניים לעבוד עם מוצרי תוכנת קוד פתוח. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לתכנת את המערכת לשלוט בפרמטרים המנוע כגון סיבובים לדקה (סל&quot;ד), מספר סיבובים קדימה, מספר סיבובים לאחור, וסגנון מפנה. הערה: עיין &quot;קובץ Arduino הקוד&quot; משלים לפרטים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הורד את תוכנת המערכת מן maאתר &#39;nufacturers. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התקן את התוכנה ולפתוח אותו. כתוב את הקוד לשלוט stepper מנועים בתצורה הרצויה. חבר את המערכת עם מקור כוח המערכת האלקטרונית כך המנועים לנוע באופן הרצוי כפי שהוגדרו על ידי החוקר. הערה: עיין &quot;קובץ Arduino קוד&quot; משלים. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עצרת עם מיקרופלואידיקה (פתרון דמעה מלאכותי) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קח את גלגל העין מסונתז וחתיכות העפעף להחליק אותם על-ons קליפ המתאימים עבור מודל העין. חבר את הצינורות כי הוא הצטרף עם מזרק ואת מיקומו על משאבת microfluidic עם חתיכת העפעף (סעיף 1.2.5). מבחן להפעיל את הפלטפורמה ולבדוק לתנועה עקבית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ראש בצינור ובדוק שיש זרימה קבועה של פתרון דמעה מלאכותית (ATS). מתכון ATS דווח בעבר. 16 </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> באופן ידני להעביר את החלקים-מודל עין יחד על מישור, כך גלגל העין והעיןמכסה נמצא בקשר. הגדר את קצב הזרימה של המשאבה microfluidic כדי הערכים הרצויים. גדר ספיקות פיסיולוגיות 1-1.5 μl / min. 17 </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את המשאבה ואת ומפעיל להתחיל בניסוי. בניסויי משלוח סמים, למקם את עדשות מגע המכיל סמים על פיסת גלגל העין. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאפשר לנוזל הזרימה דרך לטפטף לתוך צלחת 12-היטב. בשעה המרווחת הזמן להגדיר הרצוי, לכמת את ריכוז אנליטי או סמים משתמשים בשיטות זיהוי נפוצות כגון UV-Vis ספקטרוסקופיה או פלואורסצנטי. 1,4,18 </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עבור מחקרים להערכת בתצהיר של רכיבים מדמיע על עדשות מגע, למקם את עדשות המגע על פיסת &quot;גלגל העין&quot;. אסוף את נוזל הזרימה דרך, אשר יכול להיות מושלכת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר מרווחי הזמן הרצוי, להסיר את עדשות המגע מן היצירה גלגל העין ולהכין את העדשה לניתוח נוסף כגון מיקרוסקופיה confocal. </li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>Phan, C. M., Subbaraman, L. N., Jones, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vitro+drug+release+of+natamycin+from+beta-cyclodextrin+and+2-hydroxypropyl-beta-cyclodextrin-functionalized+contact+lens+materials.">In vitro drug release of natamycin from beta-cyclodextrin and 2-hydroxypropyl-beta-cyclodextrin-functionalized contact lens materials.</a> J Biomater Sci Polym Ed. 25, 1907-1919 (2014).</li><li>Peng, C. C., Kim, J., Chauhan, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Extended+delivery+of+hydrophilic+drugs+from+silicone-hydrogel+contact+lenses+containing+vitamin+E+diffusion+barriers.">Extended delivery of hydrophilic drugs from silicone-hydrogel contact lenses containing vitamin E diffusion barriers.</a> Biomaterials. 31, 4032-4047 (2010).</li><li>Hui, A., Willcox, M., Jones, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vitro+and+in+vivo+evaluation+of+novel+ciprofloxacin-releasing+silicone+hydrogel+contact+lenses.">In vitro and in vivo evaluation of novel ciprofloxacin-releasing silicone hydrogel contact lenses.</a> Invest Ophthalmol Vis Sci. 55, 4896-4904 (2014).</li><li>Boone, A., Hui, A., Jones, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Uptake+and+release+of+dexamethasone+phosphate+from+silicone+hydrogel+and+group+I,+II,+and+IV+hydrogel+contact+lenses.">Uptake and release of dexamethasone phosphate from silicone hydrogel and group I, II, and IV hydrogel contact lenses.</a> Eye Contact Lens. 35, 260-267 (2009).</li><li>Lorentz, H., Heynen, M., Trieu, D., Hagedorn, S. J., Jones, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+impact+of+tear+film+components+on+in+vitro+lipid+uptake.">The impact of tear film components on in vitro lipid uptake.</a> Optom Vis Sci. 89, 856-867 (2012).</li><li>Hall, B., Phan, C. M., Subbaraman, L., Jones, L. W., Forrest, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Extraction+versus+in+situ+techniques+for+measuring+surface-adsorbed+lysozyme.">Extraction versus in situ techniques for measuring surface-adsorbed lysozyme.</a> Optom Vis Sci. 91, 1062-1070 (2014).</li><li>Mishima, S., Gasset, A., Klyce, S. D., Baum, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Determination+of+tear+volume+and+tear+flow.">Determination of tear volume and tear flow.</a> Invest Ophthalmol Vis Sci. 5, 264-276 (1966).</li><li>Nichols, J. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+TFOS+international+workshop+on+contact+lens+discomfort:+executive+summary.">The TFOS international workshop on contact lens discomfort: executive summary.</a> Invest Ophthalmol Vis Sci. 54, 7-13 (2013).</li><li>Peng, C. C., Burke, M. T., Carbia, B. E., Plummer, C., Chauhan, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Extended+drug+delivery+by+contact+lenses+for+glaucoma+therapy.">Extended drug delivery by contact lenses for glaucoma therapy.</a> J Control Release. 162, 152-158 (2012).</li><li>Faschinger, C., Mossbock, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Continuous+24+h+monitoring+of+changes+in+intraocular+pressure+with+the+wireless+contact+lens+sensor+Triggerfish.+First+results+in+patients.">Continuous 24 h monitoring of changes in intraocular pressure with the wireless contact lens sensor Triggerfish. First results in patients.</a> Der Ophthalmologe : Zeitschrift der Deutschen Ophthalmologischen Gesellschaft. 107, 918-922 (2010).</li><li>Shaw, A. J., Davis, B. A., Collins, M. J., Carney, L. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+technique+to+measure+eyelid+pressure+using+piezoresistive+sensors.">A technique to measure eyelid pressure using piezoresistive sensors.</a> IEEE transactions on bio-medical engineering. 56, 2512-2517 (2009).</li><li>Liao, Y. T., Yao, H. F., Lingley, A., Parviz, B., Otis, B. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+3-mu+W+CMOS+glucose+sensor+for+wireless+contact-lens+tear+glucose+monitoring.">A 3-mu W CMOS glucose sensor for wireless contact-lens tear glucose monitoring.</a> Ieee J Solid-St Circ. 47, 335-344 (2012).</li><li>Coster, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Cornea. , (2002).</li><li>Parekh, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+simplified+technique+for+in+situ+excision+of+cornea+and+evisceration+of+retinal+tissue+from+human+ocular+globe.">A simplified technique for in situ excision of cornea and evisceration of retinal tissue from human ocular globe.</a> Journal of visualized experiments : JoVE. , e3765 (2012).</li><li>Way, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gear+and+pinion.">Gear and pinion.</a> US patent. , (1942).</li><li>Lorentz, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Contact+lens+physical+properties+and+lipid+deposition+in+a+novel+characterized+artificial+tear+solution.">Contact lens physical properties and lipid deposition in a novel characterized artificial tear solution.</a> Molecular vision. 17, 3392-3405 (2011).</li><li>Furukawa, R. E., Polse, K. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Changes+in+tear+flow+accompanying+aging.">Changes in tear flow accompanying aging.</a> American journal of optometry and physiological optics. 55, 69-74 (1978).</li><li>Bajgrowicz, M., Phan, C. M., Subbaraman, L., Jones, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Release+of+ciprofloxacin+and+moxifloxacin+from+daily+disposable+contact+lenses+from+an+in+vitro+eye+model.">Release of ciprofloxacin and moxifloxacin from daily disposable contact lenses from an in vitro eye model.</a> Invest Ophthalmol Vis Sci. , (2015).</li><li>Luensmann, D., Zhang, F., Subbaraman, L., Sheardown, H., Jones, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Localization+of+lysozyme+sorption+to+conventional+and+silicone+hydrogel+contact+lenses+using+confocal+microscopy.">Localization of lysozyme sorption to conventional and silicone hydrogel contact lenses using confocal microscopy.</a> Current eye research. 34, 683-697 (2009).</li><li>Tieppo, A., Pate, K. M., Byrne, M. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vitro+controlled+release+of+an+anti-inflammatory+from+daily+disposable+therapeutic+contact+lenses+under+physiological+ocular+tear+flow.">In vitro controlled release of an anti-inflammatory from daily disposable therapeutic contact lenses under physiological ocular tear flow.</a> Eur J Pharm Biopharm. 81, 170-177 (2012).</li><li>Ali, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Zero-order+therapeutic+release+from+imprinted+hydrogel+contact+lenses+within+in+vitro+physiological+ocular+tear+flow.">Zero-order therapeutic release from imprinted hydrogel contact lenses within in vitro physiological ocular tear flow.</a> J Control Release. 124, 154-162 (2007).</li><li>White, C. J., McBride, M. K., Pate, K. M., Tieppo, A., Byrne, M. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Extended+release+of+high+molecular+weight+hydroxypropyl+methylcellulose+from+molecularly+imprinted,+extended+wear+silicone+hydrogel+contact+lenses.">Extended release of high molecular weight hydroxypropyl methylcellulose from molecularly imprinted, extended wear silicone hydrogel contact lenses.</a> Biomaterials. 32, 5698-5705 (2011).</li><li>Kaczmarek, J. C., Tieppo, A., White, C. J., Byrne, M. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adjusting+biomaterial+composition+to+achieve+controlled+multiple-day+release+of+dexamethasone+from+an+extended-wear+silicone+hydrogel+contact+lens.">Adjusting biomaterial composition to achieve controlled multiple-day release of dexamethasone from an extended-wear silicone hydrogel contact lens.</a> J Biomater Sci Polym Ed. 25, 88-100 (2014).</li><li>Mohammadi, S., Postnikoff, C., Wright, A. M., Gorbet, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+and+development+of+an+in+vitro+tear+replenishment+system.">Design and development of an in vitro tear replenishment system.</a> Ann Biomed Eng. 42, 1923-1931 (2014).</li><li>Lorentz, H., Heynen, M., Khan, W., Trieu, D., Jones, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+impact+of+intermittent+air+exposure+on+lipid+deposition.">The impact of intermittent air exposure on lipid deposition.</a> Optom Vis Sci. 89, 1574-1581 (2012).</li><li>Peng, C. C., Fajardo, N. P., Razunguzwa, T., Radke, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vitro+spoilation+of+silicone-hydrogel+soft+contact+lenses+in+a+model-blink+cell.">In vitro spoilation of silicone-hydrogel soft contact lenses in a model-blink cell.</a> Optom Vis Sci. 92, 768-780 (2015).</li><li>Liu, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dissolution+studies+of+poorly+soluble+drug+nanosuspensions+in+non-sink+conditions.">Dissolution studies of poorly soluble drug nanosuspensions in non-sink conditions.</a> AAPS PharmSciTech. 14, 748-756 (2013).</li></ol>

החוקרים אין לי מה לחשוף.

ישנם שלושה שלבים קריטיים בתוך הפרוטוקול מחייבות התייחסות מיוחדת: עיצוב וייצור של תבניות (סעיף 1.1), הרכבת פלטפורמה (סעיף 2.2.1-2.2.3), וניטור בטווח הניסוי (סעיף 2.2.4-2.2.7 ). במונחים של העיצוב והייצור של תבניות (סעיף 1.1), יצירת גלגל העין צריכה להיות מתוכננת על פי המידות של קרנית אדם. עם זאת, הוא עשוי לדרוש טיפוס מרובה של העובש לפני חתיכת גלגל עין ניתן ליצור את זה בצורה יוצאת המתאימה עדשות מגע מסחריות (CL). בנוסף, 250 מיקרומטר צריך להישמר כאשר גלגל העין חתיכת העפעף נמצאים בקשר כדי להבטיח את נוזל הדמעות זורם בצורה חלקה לאורך כל מודל העין כולה כאשר CL הוא ההווה. מרחק זה יכול להיות שונה חזרות בעתיד, אבל לא צריך להיות פחות מ -150 מיקרומטר, כדי לאפשר מספיק מרווח כדי להתאים CL. עצרת הפלטפורמה (הסעיף 2.2.1-2.2.3) צריכה להיעשות בזהירות רבה כך גלגל עין חתיכת עפעף נכנסים contact במהלך התנועה למצמץ. אם eyepieces אינם באים במגע מושלם, אז סימולציה של העפעף סגור ושפשוף מכני נכשל. המפעיל צריך להתבונן הפלטפורמה בתנועה במשך כמה מחזורים כדי להבטיח ששני גלגל העין ואת העפעף נמצאת בקשר, וכי שפשוף מתרחש מתוכנת. הפלטפורמה הנוכחית מתוכננת לפעול באופן רציף ולאורך חודש, אבל מפעיל תמיד צריך לבדוק על יציבות המערכת כל 24 שעות בעת הפעלת ניסוי (סעיף 2.2.4-2.2.7). זה חשוב כמו הפלטפורמה הנוכחית לא מחזיקה בקרת טמפרטורה או לחות, התנודתיות של פרמטרים אלה יכול לייבש את CLS. במקרה זה, הנח את דגם העין בתוך תא לחות וטמפרטורה מבוקרת. בנוסף, עבור ניסויי משלוח סמים, נוזל הזרימה דרך שנאסף יש לנתח או מאוחסן לפחות כל שעה 2 כדי למנוע אידוי משמעותי של המדגם. כרגע יש שתי מגבלות של מוצגיםדגם עין. המגבלה הראשונה היא לגבי חשיפת הסביבה. נכון לעכשיו, כי חלקי העין אינם סגורים בתא מבוקר, שינויים כגון טמפרטורה ולחות באזור העבודה יהיה להשפיע על היבטים שונים של הניסויים. לדוגמא, אם הסביבה היא יבשה מדי, אז CLS מתייבש מהר ויכול להפריד מן יצירת גלגל העין, או נוזל זרימת דרך יכול להתאדות. כדי לטפל בבעיה זו, שיפורים עתידיים יהיה בבית המודל העין בתא טמפרטורה ולחות מבוקרים. המגבלה השנייה נוגעת יצירת גלגל העין המורכבת. נכון לעכשיו, העיניים הם פשוט, מורכב משני PDMS או agarose, אף לא אחד מהם באמת מייצג תכונות פני קרנית. עבודה עתידית תשאף לייצר מודלי עין אשר מחקה קרוב מבנים פני הקרנית. במבחנה מחקר עינית נתפסת בדרך כלל בתור שלב הבדיקות שקדמו למחקר in vivo. למרות זאת,חשוב לזכור כי מחקר במבחנה יכול גם להיות משלים נתוני in vivo, מתן תובנות קריטיים כי אחרת לא ניתן להשיג ממחקרי vivo ב לבד. לצערי, הזרם מודלים חוץ גופית עבור CLS הבדיקה הם מתוצרת מקומית חסרים מספר מרכיבים מרכזיים כראוי לחקות את הסביבה vivo. למשל, במבחנת המחקרים CL מבוצעים בקבוקונים המכילים 2-5 מיליליטר של בופר פוספט, 1-6 מהן עולה כרכים מדמיעים פיסיולוגיים מאוד ב 7.0 ± 2 μl. 7 יתר על כן, שני גורמים חשובים של הסביבה העינית, קרע טבעי זרימה ואת רפלקס המצמוץ, נעדר ממודל בקבוקון סטטי פשוט. המגבלות של מודל הבקבוקון הקונבנציונלי הוכרו על ידי חוקרים, נעשו ניסיונות ליצור ייחודי מודלי עין במבחנה המדמים את סביבת העינית, על ידי הכללת רכיב חידוש מדמיע microfluidic 20-24 ו / או חשיפה לאוויר לסירוגין. 25,26 באופן לא מפתיע, התוצאות שנוצרו מניסויים אלה שונים מאוד מאלה שהושגו עם מודל הבקבוקון הקונבנציונלי, ועשויות יותר דומה בנתוני vivo. 20-25 לכן, פיתוח CLS מסובך במודל עין במבחנה לבחון יספק תובנה חדשות על האינטראקציה של חומרי עדשה עם משטח העין, ולעזור להקל על הפיתוח של חומרים חדשים ויישומים חדשים עבור CLS בעשורים הקרובים. ניתן לטעון, אחד ההיבטים במחלוקת ביותר של מודל העין חוץ גופייה הוא האם העין דומה כיור אינסופי, אשר חשוב במיוחד כאשר מדובר משלוח סמים מ CLS. בתנאי כיור אינסופיים, היקף הפתרון המקיף גבוה משמעותי מהיקף רווית תרופה, כך שחרור תרופה אינו מושפע של מסיסות התרופה. 27 עורכי דין עבור הבקבוקון כקובץ acceדגם עין ptable טוען כי הקרנית, לחמית, והרקמה שמסביבו עינית יחד לתפקד כיור אינסופי. בעוד בתאוריה זה אולי נכון, התרופה חייבת לפזר ראשונה לנוזל המדמיע. צעד הגבלת שיעור זה עשוי לא מצב כיור, ויהיה תלוי בשני הנפח מדמיע לזרום כמו מדומה על ידי המודל שלנו. הזהות הייחודית של המודל שהוצג טמונה ביכולתה לחקות את הדמעות. על ידי אימוץ עיצוב שני חלקים, קטע גלגל עין &quot;scleral / קרנית&quot; ו &quot;עפעף&quot;, אפשר ליצור שכבה דקה להתפשט באופן שווה של שכבת דמעות על פיסת גלגל העין כאשר הוא החתיכות באות במגע. כדי להמשיך לדמות את פני השטח של העין, בלאי מכני וחשיפה האוויר שולבו במודל באמצעות שני כוננים מכניים. כפי שנכתב במאמר העפעף נע רוחבי, זה מדמה סגירת העין וחשיפת אוויר לסירוגין. הסיבוב של גלגל העין המדמה את הבלאי המכאני יוצר דוריןg מהבהב. המערכת בשילוב עם משאבת microfluidic, אשר ממלאת את מודל העין עם נוזל מדמיע בקצב זרימה פיסיולוגי או כל שער זרימה רצוי אחר. שכבת הדמעות נוצרת בכל פעם שתי החתיכות באות במגע, ו התפרקות מדמיעה מתרחשת כאשר שני החלקים נפרדים. המטרה היא ליצור פלטפורמת בדיקה אוניברסלית להעריך CLS עבור שונים במבחנת ניתוחים. על מנת להיות תכליתי, חלקי גלגל העין יכולים להיות מסונתזים פולימרים שונים, כגון polydimethylsiloxane (PDMS) או אגרתי. עבור מחקרים עיניים פשוטים, פולימרים, מייצגות משטחים הידרופובי הידרופילי בהתאמה, יספיקו. עם זאת, כמו ניתוחים מורכבים יותר נדרשים, ללימודי חדירת סמים למשל עינית או רעיל, חתיכות העין תהיינה צורך שונה יותר. שינויים נוספים אלה למודל, כגון הכללת קרנית vivo לשעבר כמוצג, הם יחסית ריאליים. עם זאת, מחקרים לתיקוף נוספיםעבודה נדרשים, ובעתיד ישאף לשפר את תקפות המודל הזה על ידי השוואתה עם מודלים in vivo.

שני תחומים משמעותיים של עניין בתוך עדשות מגע (CL) בזירה כוללים חוסר נוחות ופיתוח יישומי CL רומן. הבהרת המנגנונים אי נוחות CL היא סוגיה הזה חמק מידיה בתחום במשך עשרות שנים. 8 התפתחות הרומן, CLS פונקציונלי, כגון מכשירים להולכת תרופות 1,3,9 ו biosensors, 10-12 הוא שטח של העניין הגובר, עם שווקים פוטנציאליים משמעותיים. בשתי הנסיבות, מתוחכם במודל חוץ גופייה יספק מידע רלוונטי על מנת לסייע בבחירת חומרי עדשה מתאימה או מאפייני עיצוב במהלך שלב הפיתוח. למרבה הצער, נוכחי במודלים במבחנה להערכת CLS ויישומים הקשורים עין שניות הם יחסית גולמיים ולא מתוחכמים. באופן מסורתי, במבחנת מחקרי CL הערכה בתצהיר שכבת דמעות או משלוח סמים מבוצעים בקבוקוני נפח סטטי, גדולים המכילים נפח נוזל קבוע, אשר greatly עולה כמויות פיסיולוגיות. יתר על כן, מודל פשוט זה חסר מרכיב זרימת דמעה הטבעי רפלקס המצמוץ, אשר שניהם מגדירים גורמי הסביבה העינית. הפיתוח של &quot;מודל&quot; העין מתוחכם, רלוונטי מבחינה פיזיולוגית יחייב בגישה רב-תחומית ודורשים משמעותי אימות vivo. מסיבות אלה, במסגרת היסוד עבור דגם העין במבחנה שלנו היא תכליתית מאוד, כך המודל ניתן לשפר ללא הרף באמצעות שדרוגי מודולציות בעתיד. נכון להיום, המודל הוא מסוגל לדמות נפח מדמיע, זרימה מדמיעה, מכנים ללבוש חשיפה לאוויר. המטרה היא ליצור מודל במבחנה שיספק תוצאות משמעותיות, אשר הינה מידע צופה פני ו מחמיא in vivo ותצפיות vivo לשעבר.

<table><tbody><tr><td>Arduino Uno R3 (Atmega328 - assembled)</td><td>Adafruit</td><td>50</td><td>Board</td></tr><tr><td>Stepper motor</td><td>Adafruit</td><td>324</td><td>Motor and Motor shield</td></tr><tr><td>Equal Leg Coupler 1.6mm 1/16&quot;</td><td>VWR</td><td>CA11009-280</td><td>50 pcs of tube connector</td></tr><tr><td>Tubing PT/SIL 1/16&quot;x1/8&quot;</td><td>VWR</td><td>16211-316</td><td>Case of 50feet</td></tr><tr><td>PDMS</td><td>Dow Corning</td><td>Sylgard 184 Solar Cell Encapsulation</td><td></td></tr><tr><td>Agarose, Type 1-A, low EEO</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>A0169-25G</td><td></td></tr><tr><td>PHD UltraTM</td><td>Harvard Apparatus</td><td>703006</td><td>MicroFluidic Pump</td></tr><tr><td>Bovine cornea</td><td>Cargill, Guelph/ON</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Soldidworks</td><td>Dassault Systemes</td><td></td><td>Software</td></tr><tr><td>3-D printing</td><td>University of Waterloo - 3D Print Centre</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Dissection tools</td><td>Fine Science Tools</td><td></td><td>General dissection tools</td></tr><tr><td>Medium 199</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td><td>Culture medium storage for cornea</td></tr><tr><td>Fetal bovine serum</td><td>Thermo Fisher</td><td></td><td>Add to culture medium, 3% total volume</td></tr></tbody></table>

development of an in vitro ocular platform to test contact lenses

Currently, in vitro evaluations of contact lenses (CLs) for drug delivery are typically performed in large volume vials,1-6 which fail to mimic physiological tear volumes.7 The traditional model also lacks the natural tear flow component and the blinking reflex, both of which are defining factors of the ocular environment. The development of a novel model is described in this study, which consists of a unique 2-piece design, eyeball and eyelid piece, capable of mimicking physiological tear volume. The models are created from 3-D printed molds (Polytetrafluoroethylene or Teflon molds), which can be used to generate eye models from various polymers, such as polydimethylsiloxane (PDMS) and agar. Further modifications to the eye pieces, such as the integration of an explanted human or animal cornea or human corneal construct, will permit for more complex in vitro ocular studies. A commercial microfluidic syringe pump is integrated with the platform to emulate physiological tear secretion. Air exposure and mechanical wear are achieved using two mechanical actuators, of which one moves the eyelid piece laterally, and the other moves the eyeballeyepiece circularly. The model has been used to evaluate CLs for drug delivery and deposition of tear components on CLs.

תבניות העין המסונתזות מתקבל המכונה בחנות ומן 3-D הדפסה מוצגות באיור 1. תבניות אלה יכולים לשמש עם מגוון רחב של פולימרים, כגון PDMS ו agarose, לייצר eyepieces עם התכונות הרצויות. עצרת הסימן של פלטפורמת מודל עין עם משאבת מזרק microfluidic מוצגת באיור 2. הפלטפורמה מדמה בלאי מכאני באמצעות הסיבוב של יצירת גלגל העין, וחשיפת אוויר דרך לרוחב פנימה והחוצה תנועה של יצירת העפעף. נוזל מדמיע הוא החדיר לתוך העפעף ממשאבת microfluidic בשיעור הזרימה הרצוי, ונוזל זרימת דרך ניתן לאסוף בצלחת 12-היטב. נוהל דיסקציה של עדשת שור, גובר על גבי עינית PDMS מתואר באיור 3. הרקמות העודפות מופרדות מן העין וזנוחה, ואחריו ההסרהשל הלחמית. הסרת הקרנית מתחיל עם חתך לתוך בלובן העין ליד לימבוס. איור 4 מראה את מגוון eyepieces שיכול לשמש שונים במבחנה ניתוחים. חתיכות גלגל העין רכובות לראות מסונתזי PDMS, אגר, וכן קרנית שור לשעבר vivo רכובה על פיסת גלגל עין PDMS. איור 5 מתאר במחקר שבדק את שחרורו של אנטיביוטיקה, moxifloxacin, מ CLS. 18 כאשר נמדדו במודל הבקבוקון המסורתי, שחרור תרופה מתרחש בתוך השעה 2 הראשונה ואחריו שלב מפנה. לעומת זאת, מודל עין הרומן מציג שחרור תרופה להיות איטי קיימא עבור עד 24 שעות. 18 במחקר שבדק את בתצהיר של כולסטרול על CLS מוצגים באיור 6. הכולסטרול במחקר תויג fluorescently בצורת NBD -cholesterol (7-nitrobenz-2-oxa-1,3-diazol-4-YL-כולסטרול), ו deposition היה צילמו באמצעות מיקרוסקופ confocal סריקת לייזר. תוצאות המחקר מראים כי יש הבדלים משמעותיים כאשר המחקרים בתצהיר מבוצעים בקבוקון לעומת מודל העין. <img alt="איור 1" src="/files/ftp_upload/53907/53907fig1.jpg" /> איור 1. תבניות עיניות. (א) פיסת Eyeball עובש מחנות מכונה. (ב) עובש מכסה עין מן הדפוס 3-D. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/53907/53907fig1large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 2" src="/files/ftp_upload/53907/53907fig2.jpg" /> איור 2. פלטפורמה עינית במבחנה. (א) תנועה מעגלית המדמה בלאי מכני. (ב) תנועה לרוחב מייצרת אוויר לסירוגיןחשיפה. (C) עירוי נוזלים מדמיע לתוך העפעף. (ד) איסוף הצלחת היטב. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/53907/53907fig2large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 3" src="/files/ftp_upload/53907/53907fig3.jpg" /> איור 3. Dissection ושילוב של הקרנית שור. (א) הסרת רקמה עודפת. (ב) הסרה לחמית. (C) חתך לאזור לימבוס. (ד) הקרנית הניכרת ניתן לאחסן או רכובה על פיסת כדור עין PDMS. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/53907/53907fig3large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 4" src="/files/ftp_upload/53907/53907fig4.jpg" /> <html> איור 4. eyepieces לדוגמא. מדגם עֵינִית PDMS עם עדשות מגע, חתיכת עין אגרה, לשעבר vivo קרני שור עין רכובה חתיכה. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/53907/53907fig4large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 5" src="/files/ftp_upload/53907/53907fig5.jpg" /> איור 5. משלוח תרופות באמצעות פלטפורמת עינית חוץ גופית. שחרור moxifloxacin מ עדשות מגע חד-יומיות מ- (A) בקבוקון סטטי נפח גדול (B) המודל העין (Re-הדפסה באישור האגודה לחקר חזון אופתלמולוגיה). 18 כל הנתונים הם דיווחו כממוצע ± סטיית תקן. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/53907/53907fig5large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> class = &quot;jove_content&quot; FO: keep-together.within-page = &quot;1&quot;&gt; <img alt="איור 6" src="/files/ftp_upload/53907/53907fig6.jpg" /> איור 6. בתצהיר כולסטרול באמצעות פלטפורמת עינית במבחנה. תמונות Confocal מראה חתך א etafilcon, A nelfilcon, A nesofilcon, ocufilcon B, delefilcon א &#39;, א somofilcon, A narafilcon לאחר דגירה hr 4 עם כולסטרול NBD ב בקבוקון דגם עין. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/53907/53907fig6large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Development of an In Vitro Ocular Platform to Test Contact Lenses at JoVE.com

Development of an In Vitro Ocular Platform to Test Contact Lenses

נוכחי במבחנת מודלים להערכת עדשות מגע (CLS) ויישומים אחרים הקשורים עין מוגבלים קשה. הפלטפורמה העינית הציגה מדמת זרימה מדמיעה פיזיולוגית, נפח מדמיע, חשיפה לאוויר ובלאי מכאני. מערכת זו היא תכליתית מאוד יכולה להיות מיושמת שונה במבחנת מנתח עם CLS.

פיתוח של<em&gt; במבחנה</em&gt; פלטפורמת Ocular כדי לבדוק עדשות מגע

Currently, in vitro evaluations of contact lenses (CLs) for drug delivery are typically performed in large volume vials,1-6 which fail to mimic ...

development-of-an-in-vitro-ocular-platform-to-test-contact-lenses

Universidad San Sebastian

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Development of an In Vitro Ocular Platform to Test Contact Lenses

10.5K Views.  University of Waterloo.  נוכחי במבחנת מודלים להערכת עדשות מגע (CLS) ויישומים אחרים הקשורים עין מוגבלים קשה. הפלטפורמה העינית הציגה מדמת זרימה מדמיעה פיזיולוגית, נפח מדמיע, חשיפה לאוויר ובלאי מכאני. מערכת זו היא תכליתית מאוד יכולה להיות מיושמת שונה במבחנת מ...

Video: Development of an In Vitro Ocular Platform to Test Contact Lenses

Microfabricated Platforms for Mechanically Dynamic Cell Culture

The ability to systematically probe in vitro cellular response to combinations of mechanobiological stimuli for tissue engineering, drug discovery or fundamental cell biology studies is limited by current bioreactor technologies, which cannot simultaneously apply a variety of mechanical stimuli to cultured cells. In order to address this issue, we have developed a series of microfabricated platforms designed to screen for the effects of mechanical stimuli in a high-throughput format. In this protocol, we demonstrate the fabrication of a microactuator array of vertically displaced posts on which the technology is based, and further demonstrate how this base technology can be modified to conduct high-throughput mechanically dynamic cell culture in both two-dimensional and three-dimensional culture paradigms.

In this protocol, we demonstrate the fabrication of a microactuator array of vertically displaced posts on which the technology is based, and how this base technology can be modified to conduct high-throughput mechanically dynamic cell culture in both two-dimensional and three-dimensional culture paradigms.

פלטפורמות microfabricated לתרבות Cell דינמי מכאני

The ability to systematically probe in vitro cellular response to combinations of mechanobiological stimuli for tissue engineering, drug discovery or ...

Establishment of a Clinically Relevant Ex Vivo Mock Cataract Surgery Model for Investigating Epithelial Wound Repair in a Native Microenvironment

The major impediment to understanding how an epithelial tissue executes wound repair is the limited availability of models in which it is possible to follow and manipulate the wound response ex vivo in an environment that closely mimics that of epithelial tissue injury in vivo. This issue was addressed by creating a clinically relevant epithelial ex vivo injury-repair model based on cataract surgery. In this culture model, the response of the lens epithelium to wounding can be followed live in the cells&#8217; native microenvironment, and the molecular mediators of wound repair easily manipulated during the repair process. To prepare the cultures, lenses are removed from the eye and a small incision is made in the anterior of the lens from which the inner mass of lens fiber cells is removed. This procedure creates a circular wound on the posterior lens capsule, the thick basement membrane that surrounds the lens. This wound area where the fiber cells were attached is located just adjacent to a continuous monolayer of lens epithelial cells that remains linked to the lens capsule during the surgical procedure. The wounded epithelium, the cell type from which fiber cells are derived during development, responds to the injury of fiber cell removal by moving collectively across the wound area, led by a population of vimentin-rich repair cells whose mesenchymal progenitors are endogenous to the lens1. These properties are typical of a normal epithelial wound healing response. In this model, as in vivo, wound repair is dependent on signals supplied by the endogenous environment that is uniquely maintained in this ex vivo culture system, providing an ideal opportunity for discovery of the mechanisms that regulate repair of an epithelium following wounding.

Establishment of a Clinically Relevant Ex Vivo Mock Cataract Surgery Model for Investigating Epithelial Wound Repair in a Native Microenvironment

Described here is the establishment of a clinically relevant ex vivo mock cataract surgery model that can be used to investigate mechanisms of the injury response of epithelial tissues within their native microenvironment.

הקמת קלינית רלוונטי<em&gt; Ex Vivo</em&gt; דגם ניתוח קטרקט מוק לחקירת תיקון פצע אפיתל במייקרו-סביבה של ילידים

The major impediment to understanding how an epithelial tissue executes wound repair is the limited availability of models in which it is possible to ...

Developmental Biology

Synthesis of Soft Polysiloxane-urea Elastomers for Intraocular Lens Application

This study discusses a synthesis route for soft polysiloxane-based urea (PSU) elastomers for their applications as accommodating intraocular lenses (a-IOLs). Aminopropyl-terminated polydimethylsiloxanes (PDMS) were previously prepared via the ring-chain equilibration of the cyclic siloxane octamethylcyclotetrasiloxane (D4) and 1,3-bis(3-aminopropyl)-tetramethyldisiloxane (APTMDS). Phenyl groups were introduced into the siloxane backbone via the copolymerization of D4 and 2,4,6,8-tetramethyl-2,4,6,8-tetraphenyl-cyclotetrasiloxane (D4Me,Ph). These polydimethyl-methyl-phenyl-siloxane-block copolymers were synthesized for increasing the refractive indices of polysiloxanes. For applications as an a-IOL, the refractive index of the polysiloxanes must be equivalent to that of a young human eye lens. The polysiloxane molecular weight is controlled by the ratio of the cyclic siloxane to the endblocker APTMDS. The transparency of the PSU elastomers is examined by the transmittance measurement of films between 200 and 750 nm, using a UV-Vis spectrophotometer. Transmittance values at 750 nm (upper end of the visible spectrum) are plotted against the PDMS molecular weight, and &#62; 90% of the transmittance is observed until a molecular weight of 18,000 g&#183;mol&#8722;1. Mechanical properties of the PSU elastomers are investigated using stress-strain tests on die-cut dog-bone-shaped specimens. For evaluating mechanical stability, mechanical hysteresis is measured by repeatedly stretching (10x) the specimens to 5% and 100% elongation. Hysteresis considerably decreases with the increase in the PDMS molecular weight. In vitro cytotoxicity of some selected PSU elastomers is evaluated using an MTS cell viability assay. The methods described herein permit the synthesis of a soft, transparent, and noncytotoxic PSU elastomer with a refractive index approximately equal to that of a young human eye lens.

This study describes synthetic routes for aminopropyl-terminated polydimethylsiloxanes and polydimethyl-methyl-phenyl-siloxane-block copolymers and for soft polysiloxane-based urea (PSU) elastomers. It presents the application of PSUs as accommodating an intraocular lens. An evaluation method for in vitro cytotoxicity is also described.

סינתזה של ששינינו רך-אוריאה אלסטומרי ליישום עדשה תוך-עיני

This study discusses a synthesis route for soft polysiloxane-based urea (PSU) elastomers for their applications as accommodating intraocular lenses ...

Chemistry

Anterior Segment Organ Culture Platform for Tracking Open Globe Injuries and Therapeutic Performance

Open globe injuries have poor visual outcomes, often resulting in permanent loss of vision. This is partly due to an extended delay between injury and medical intervention in rural environments and military medicine applications where ophthalmic care is not readily available. Untreated injuries are susceptible to infection after the eye has lost its watertight seal, as well as loss of tissue viability due to intraocular hypotension. Therapeutics to temporarily seal open globe injuries, if properly developed, may be able to restore intraocular pressure and prevent infection until proper ophthalmic care is possible. To facilitate product development, detailed here is the use of an anterior segment organ culture open globe injury platform for tracking therapeutic performance for at least 72 h post-injury. Porcine anterior segment tissue can be maintained in custom-designed organ culture dishes and held at physiological intraocular pressure. Puncture injuries can be created with a pneumatic-powered system capable of generating injury sizes up to 4.5 mm in diameter, similar to military-relevant injury sizes. Loss of intraocular pressure can be observed for 72 h post-injury confirming proper injury induction and loss of the eye&#39;s watertight seal. Therapeutic performance can be tracked by application to the eye after injury induction and then tracking intraocular pressure for multiple days. Further, the anterior segment injury model is applicable to widely used methods for functionally and biologically tracking anterior segment physiology, such as assessing transparency, ocular mechanics, corneal epithelium health, and tissue viability. Overall, the method described here is a necessary next step toward developing biomaterial therapeutics for temporarily sealing open globe injuries when ophthalmic care is not readily available.

Open globe eye injuries may go untreated for multiple days in rural or military-relevant scenarios, resulting in blindness. Therapeutics are needed to minimize loss of vision. Here, we detail an organ culture open globe injury model. With this model, potential therapeutics for stabilizing these injuries can be properly evaluated.

פלטפורמת תרבות איברים מגזריי חיצוני למעקב אחר פציעות גלובוס פתוח וביצועים טיפוליים

Open globe injuries have poor visual outcomes, often resulting in permanent loss of vision. This is partly due to an extended delay between injury and ...

אפיון ביומכני של עדשת עין חזירית עם דחיסה אוטומטית

Automated Compression Testing of the Ocular Lens

The biomechanical properties of the ocular lens are essential to its function as a variable power optical element. These properties change dramatically with age in the human lens, resulting in a loss of near vision called presbyopia. However, the mechanisms of these changes remain unknown. Lens compression offers a relatively simple method for assessing the lens' biomechanical stiffness in a qualitative sense and, when coupled with appropriate analytical techniques, can help quantify biomechanical properties. A variety of lens compression tests have been performed to date, including both manual and automated, but these methods inconsistently apply key aspects of biomechanical testing such as preconditioning, loading rates, and time between measurements. This paper describes a fully automated lens compression test wherein a motorized stage is synchronized with a camera to capture the force, displacement, and shape of the lens throughout a preprogrammed loading protocol. A characteristic elastic modulus may then be calculated from these data. While demonstrated here using porcine lenses, the approach is appropriate for the compression of lenses of any species.

מחבר זרקור: קידום ההבנה של שינויים בנוקשות עדשות תלויות גיל 

We present an automated method for characterizing the effective elastic modulus of an ocular lens using a compression test.

בדיקת דחיסה אוטומטית של עדשת העין

The biomechanical properties of the ocular lens are essential to its function as a variable power optical element. These properties change dramatically ...

Development of a Noninvasive, Laser-Assisted Experimental Model of Corneal Endothelial Cell Loss

Nd:YAG lasers have been used to perform noninvasive intraocular surgery, such as capsulotomy for several decades now. The incisive effect relies on the optical breakdown at the laser focus. Acoustic shock waves and cavitation bubbles are generated, causing tissue rupture. Bubble sizes and pressure amplitudes vary with pulse energy and position of the focal point. In this study, enucleated porcine eyes were positioned in front of a commercially available Nd:YAG laser. Variable pulse energies as well as different positions of the focal spots posterior to the cornea were tested. Resulting lesions were evaluated by two-photon microscopy and histology to determine the best parameters for an exclusive detachment of corneal endothelial cells (CEC) with minimum collateral damage. The advantages of this method are the precise ablation of CEC, reduced collateral damage, and above all, the non-contact treatment.

Here, we present a protocol to detach corneal endothelial cells (CEC) from Descemet&#8217;s membrane (DM) using a neodymium:YAG (Nd:YAG) laser as an ex vivo disease model for bullous keratopathy (BK).

פיתוח של מודל פולשני, בסיוע לייזר של הקרנית הפסד של תא אנדותל

Nd:YAG lasers have been used to perform noninvasive intraocular surgery, such as capsulotomy for several decades now. The incisive effect relies on the ...

Medicine

Microfabrication of Implantable Optics Integrated in a Microstructured Imaging Window for Advanced In Vivo Imaging

In the context of biomaterials and drug testing in animal models, this study presents a streamlined protocol for fabricating a novel implantable integrated imaging window. The micro-device comprises a sophisticated system of microlenses coupled with micro-scaffolds specifically designed for in vivo quantification of the immune response using advanced non-linear excitation microscopy. The protocol is based on two-photon polymerization (2PP) of the biocompatible photoresist SZ2080, which enables the fabrication of micro-scaffolds and micro-lenses in a continuous sequence to enhance manufacturing efficiency and precision. To further improve speed, accuracy, and structural integrity, a hybrid optics fabrication approach was implemented, involving the 2PP of the microlens outer shell followed by UV bulk crosslinking of the inner core. This innovative technique optimizes the optical properties of the microlenses while streamlining the production process. The resulting micro-device demonstrates high reproducibility and mechanical stability, making it an effective method for prototyping microscale optical systems for a range of biomedical applications.

This protocol describes the fabrication of an implantable integrated imaging window using 3D laser printing. The window consists of a system of microlenses coupled with micro-scaffolds. The method involves two-photon polymerization (2PP) of the biocompatible photoresist SZ2080 in a continuous sequence, optimizing manufacturing efficiency and alignment between the different components.

מיקרו-ייצור של אופטיקה מושתלת משולבת בחלון הדמיה מיקרו-מובנה להדמיה מתקדמת in vivo

In the context of biomaterials and drug testing in animal models, this study presents a streamlined protocol for fabricating a novel implantable ...

Organ Culture System for Assessing the Toxicity of Intraocular Treatment Excipients and Pharmaceuticals

As the leading cause of blindness, cataracts are a significant burden for the tens of millions of people affected globally by this condition. Chemical exposures, among other environmental factors, are an established cause of cataracts. Ocular toxicity testing can assess whether pharmaceuticals and their components may contribute to lens damage that may lead to cataracts or aid the treatment of cataracts. 
In vitro studies and in vivo animal testing can be used for assessing the safety of chemicals prior to clinical studies. The Draize test-the current in vivo standard for ocular toxicity and irritancy testing-has been criticized for lack of sensitivity and objective measurements of determining ocular toxicity. In vitro cell-based assays are limited as cell cultures cannot appropriately model an intact functional lens. 
The method described here is a sensitive in vitro alternative to animal testing, designed to evaluate the response of the intact bovine lens to treatment at both the cellular activity level and for overall refractive performance. The non-toxic reagent resazurin is metabolized in proportion to the level of cell activity. The lens laser-scanner assay measures the ability of the lens to refract incident beams of light to a single point with minimal error, directly relevant to its natural function. The method may be used to determine both acute and delayed changes in the lens, as well as the recovery of the lens from chemical or environmental exposures.

The goal of this protocol is to evaluate changes in metabolic activity and refractive function of the lens in response to experimental treatment.

As the leading cause of blindness, cataracts are a significant burden for the tens of millions of people affected globally by this condition. Chemical ...

פיתוח של

Summary

Explore More Videos

Chapters in this video

פלטפורמות microfabricated לתרבות Cell דינמי מכאני

הקמת קלינית רלוונטי

סינתזה של ששינינו רך-אוריאה אלסטומרי ליישום עדשה תוך-עיני

פלטפורמת תרבות איברים מגזריי חיצוני למעקב אחר פציעות גלובוס פתוח וביצועים טיפוליים

בדיקת דחיסה אוטומטית של עדשת העין

בדיקת דחיסה אוטומטית של עדשת העין

בדיקת דחיסה אוטומטית של עדשת העין

פיתוח של מודל פולשני, בסיוע לייזר של הקרנית הפסד של תא אנדותל

מיקרו-ייצור של אופטיקה מושתלת משולבת בחלון הדמיה מיקרו-מובנה להדמיה מתקדמת in vivo

Organ Culture System for Assessing the Toxicity of Intraocular Treatment Excipients and Pharmaceuticals