Name: measuring and modeling contractile drying in human stratum corneum
Uploaded: 2017-03-01T10:30:00.000+00:00
Duration: 8 min
Description: Watch this Scientific Journal Video about Measuring and Modeling Contractile Drying in Human Stratum Corneum at JoVE.com

The authors have no acknowledgements.

Bir muaf onayı (3002-13) CFR 46,101 45 (b) (4) verildi, de tanımlanan Sağlık Bakanlığı&#39;na göre doku örnekleri ve İnsan Hizmetleri düzenlemeleri kullanarak araştırma yürütmek için. Tam kat deri elektif cerrahi alınır. Bu makalede, doku kaynağı 66 yaşındaki Kafkas kadın meme olduğunu. Elastomer Kaplı lameller hazırlanması 1. <ol><li> 20 mL&#39;lik bir cam şişeye, 5,893 g baz ile Sylgard 184 sertleştirme maddesinin 0.107 g karıştırın. toplam karışım kütlesi 55 ajan oranı kür için bir baz ile 6 gr: 1. </li><li> homojenliği sağlamak için bir cam çubuk ile karıştırma sonra tüm kabarcıklarını çıkarmak için bir vakum bölmesi ve gazını cam şişe yerleştirin. </li><li> bir eğirme kaplayıcı merkezinde bir cam kapak-slip (55 mm x 25 mm) yerleştirin. kapak kayma merkezi üzerine karışımı ~ 1 ml ekleyin. makasla kesilmiş ucu ile 5000 mcL pipet kullanın. Spin kat 60 saniye süreyle 2,000 rpm&#39;de kapak-slip. <ol><li> Bu p tekrarlayınroses 5-6 yüzeyler oluşturmak için. </li></ol></li><li> 60 ° C&#39;de 12 saat boyunca bir fırın içinde kapak slipleri Cure. </li><li> kısmen kurban substrattan elastomer filmi kaldırmak için bir jilet kullanın. elastomer film ve maruz cam topside işaretlemek için silinmez bir kalem kullanın. </li><li> ters bir mikroskop örnek monte edin ve iki işaretleri odak düzlemleri arasındaki z yükseklik farkını kaydetmek için bir uzaktan odak aksesuarını kullanın. Bunun, elastomer tabaka kalınlığı, h karşılık gelir. </li></ol> Stratum corneum&#39;un 2. Hazırlık <ol><li> 60 ° C yarım deiyonize su (DW) ile doldurulmuş, cam kabı ısıtmak için bir su banyosu ya da ısıtılmış bir karıştırma plakası kullanın. biyolojik güvenlik kabini içinde, 4 dakika boyunca suda tam kat insan derisini batırmayın. </li><li> Hemen DW 4 dakika boyunca 10 ° C &lt;soğutuldu ihtiva eden bir beher içine deri örneği aktarın. beher dolgu yarısı biyolojik tehlikesi olan materyallerle sıçramasını en aza indirir. </li><li> bükülmüş burunlu doku bir cımbız kullanarak epidermis izole hafifçe bir Petri kabındaki beher, yerden deri kaldırmak ve. </li><li> gazlı bez ile kaplı bir Petri kabındaki aşağı izole epidermis bazal tarafını yerleştirin. bazal tabaka tamamen gazlı bez ile temas halinde olduğundan emin olun. <ol><li> % 0.25 (ağırlık / hacim), oda sıcaklığında, 6-8 saat boyunca, 0.1 M fosfat tamponlu tuzlu su içinde eritilmiş IX-S, domuz pankreas tripsin solüsyonu türü gazlı bekletin. tül ıslak kapta yalnızca yeterli tripsin ekleyin. </li></ol></li><li> Doku cımbız ile gazlı bez kaldırın ve kısmen DW ile dolu bir kap içinde yüzer. Yavaşça gazlı ayırmak için SC çekin. </li><li> SC bağlı kalır bakiye epidermal doku kaldırmak için DW stratum corneum 3-4 kez yıkayın. </li><li> DW% 0.4 Glycine max (soya fasulyesi) tripsin inhibitörü çözeltisi izole SC Float. 10 dakika boyunca doku ajite bir plaka çalkalayıcı kullanın. </li><li> kısmen Petri kabındaki SC FloatDW ile dolu. 10 dakika boyunca doku ajite bir plaka çalkalayıcı kullanın. </li><li> oda sıcaklığında 48 saat süre ile ultra ince plastik ağ izole SC tabaka kurutulur (25 ° C,% 40 bağıl nem (RH)). </li><li> mesh SC ayırın ve yuvarlak bir delik yumruk kullanarak bireysel dairesel R = 3 mm yarıçaplı örnekleri kesip. Mark silinmez bir kalem kullanarak küçük bir sarmal işareti dışarıdaki yüz merkezi. Bu SC topside tanımak için görsel bir ipucu sağlar. NOT: silinmez işareti kurutma deformasyonlar küçük olacak numunenin merkezinde, uygulanmalıdır. Bu kaydedilen kurutma deplasman profilleri üzerinde işaretleyici etkisini en aza indirecektir. </li></ol> 3. Numune Tedavi ve Biriktirme <ol><li> 90 uL, floresan markör boncuk içeren 15 ml DW 30 dakika boyunca SC örnekleri karıştırın (505/515 nm, 1 mikron çapında, karboksilat-değiştirilmiş). Bu mevduat SC yüzeyine boncuk Not: birlikte l çökelmesiSC boncuk arge sayılar, sonradan elde edilebilir düzlem deformasyon alanları uzaysal çözünürlüğü boncuklar mevcut 12 olmadan numunelerin marjinal yavaş kuruma göreli maksimize edecek olabilir. Ilave tanecik hacmi seçimi bu nedenle özel yapılmalıdır. </li><li> SC örnekleri çıkarın ve kısmen DW ile dolu bir Petri kabındaki koyun. </li><li> Kısmen 15-30 ° sığ bir açıyla DW bir substratı batırmayın. </li><li> substrat ve su arayüzü arasındaki temas hattında yüzen SC numunenin bir kenar sabitleyin. Dikey sorunsuz kırışıklıklar ya da sıkışan hava kabarcığı olmadan substrata SC örnek laminat olacaktır sudan substratın çekilmesi. </li><li> Adımı yineleyin 3.4 her yüzey üzerine 6 SC örneklerinin kadar koyun. numuneler arasında en az 2-3 mm boşluk bırakın ve yüzey kenarına yakın örnek laminasyon kaçının. Bu başka bir örnek etkileyen kurutma değiştirmeler kurumasını engeller. </li&gt; <li> 60 dakika boyunca laboratuvar koşullarında monte SC örnekleri kurulayın. Bu SC ve alt tabaka arasındaki artık su buharlaşmaya izin verir ve tam doku yapışmasını sağlar. Not: Bu noktada, SC örnekleri zaman gerekli bir süre için istenen bir çözelti içinde alt üst tabakaları yerleştirerek bir kimyasal ya da kozmetik formülasyonlarda 7, 8 ile birlikte tedavi edilebilir. Tedavi aşamasında bir kez adımı yineleyin 3.6 gerçekleştirilir. Kurutma işleminden sonra, alt-tabaka SC örneklerinin tam olmayan yapışma geçen ışık mikroskobu kullanılarak kontrol edilebilir. SC numune veya delamine kenarları altında sıkışıp kabarcıklar iyi tanımlanmış kenarları numunedeki net kontrast varyasyonları oluşturacaktır. </li><li> kısmen hava geçirmez şekilde kapatılmış bir kap içinde su ile dolu bir Petri kabı yerleştirerek bir rutubet gözünün oluşturun. </li><li> 24 saat boyunca bölme içine bir yer alt-tabakalar% 99 nispi neme dengelenmeye. Petr içine substratlar koymayınBen çanak. </li></ol> 4. Mikroskop Çevresel Kontrol <ol><li> Bir mikroskop monte perfüzyon odasına bağlı bir nem kontrol sistemi ile çevresel koşulların kontrolünü elde edin. Nem kontrol sistemi ayrıntıları ve ark Almanca verilmiştir. (2013) 7 ve Liu ve Alman (2015) 8. </li><li> , Mikroskop alt tabakayı monte alt tabaka üzerine perfüzyon odasına yerleştirin ve vakum gres kullanarak elastomer perfüzyon odasının kenarları mühür. </li><li> Bir kez monte önce deneye% 99 RH iç hava dengelenmesi. Bu deney öncesinde suyun buharlaşmasını önler. bölümleri 5 veya 7 görüntüleme başladıktan sonra, istenen değere iç hava nemi azaltır. NOT: Bu yazıda, SC örnekleri% 25 RH kurutulur </li></ol> Düzlem Kurutma Ötelenmeler 5. Görüntüleme <ol><li> ters bir microsco kullanarak SC örneklerinin görüntülerini elde1X objektif lens ile pe. FITC filtresi (503-530 nm emisyon bant geçişi) ile hafif bir motoru kullanarak floresan boncuk Excite. Çoklu numuneler otomatik xy sahne kullanarak kuruma boyunca sırayla görüntülenebilir. </li><li> Kayıt floresan ve 1392 x 1040 piksel çözünürlükte bir dijital CCD kamera kullanılarak iletilen ışık görüntüler. her görüntünün görüş alanı tam SC örneği yakalamak için tek bir görüntü sağlayan 8.98 x 6.71 mm vardır. 16 saat 10 dakikalık bir frekans ile görüntü alabilir. </li></ol> Kalınlığı Ölçüm 6. Yüzey Hazırlığı <ol><li> Bazı küçük plastik kap, bir kimyasal davlumbaz, 1 ml silan (≥98% 3-aminopropiltrietoksisilan) yerleştirin. Bölüm 1 ve 5 saat için bir sızdırmaz kılınmış bir kap içinde kapağından elastomer tabakaları yerleştirin. substratlar silan ile doğrudan temas etmesine izin vermeyin. </li><li> 1.5 ml bir tüp içinde (≥99% etilkarbodiimid hidroklorid - - (3-Dimetilaminopropil) N) 5 EDC mg ekleyin. 50 ekleEDC için DW 0 uL. vorteks karıştırıcı ile 10 saniye için çözüm çalkalayın. </li><li> 20 ml DW 0.076 g sodyum tetraborat ve 0.1 g borik asit ekleyin. 70 ° C&#39;de (1 saat), bir manyetik karıştırıcı kullanılarak karıştırılır. pH 7.4 olana kadar borik asit ekleyin. </li><li> 50 ml&#39;lik bir santrifüj tüpüne borat tamponu 20 mL ekleyin. borat tamponu 1 um boncuk (535/575 nm, karboksilat ile modifiye edilmiş) 60 ul ekle. Son olarak, 200 uL EDC çözüm şişe ekleyin. 10 cm çapında Petri kabı içine dökün sonra boncuk çözüm karıştırmak ve tüp sallayın. </li><li> kaptan silanlanmış substratları çıkarın ve onları boncuk çözeltisi içine aşağı film tarafı elastomer yerleştirin. sıkışma kabarcıklarını engellemek için çok yavaş yapın. İki substrat her Petri kabındaki uyacaktır. </li><li> 45 dakika boyunca damla çözeltisi içinde yüzer tabakaları bırakın. </li><li> Daha sonra, boncuk çözeltisinden yüzeyler kaldırmak bağlanmamış boncuk kaldırmak için DW durulama için cımbız kullanın. </li><li> Hava yüzeyler kurutun. üzerinde basınçlı hava üflemeelastomer film yüzeyi su lekeleri oluşmasını azaltır. </li><li> SC örnek birikimi kadar boncuk foto-ağartma önlemek için bir opak kutuya yüzeylerde Seal. </li></ol> SC 7. Görüntüleme Kalınlığı <ol><li> Ancak bölüm 3. kullanarak bir alt tabaka üzerine Mevduat SC örnekleri, DW floresan boncuk eklemeden adımı 3.1 gerçekleştirin. Buna ek olarak, adım 3.6 tamamlamadan önce bir pipetle her bir biriktirilmiş SC numunenin yüzeyine seyreltilmemiş floresan markör boncuk çözeltisi (505/515 nm, 0.1 mikron çapında) içindeki bir 5 uL damla uygulanır. </li><li> 40X objektif lens ile mikroskop kullanılarak SC kalınlığı ölçümlerini kurmak. SC-substrat arayüzü bulunan iki boncuk tabaka odak düzlemleri ve SC üst tarafında arasındaki z yükseklik farkını kaydetmek için bir uzaktan odak aksesuarını kullanarak zamanla SC örneklerinin kalınlığını ölçün. </li><li> 3 saat kuruma süresi boyunca her SC örnek 3 bölgelerin kalınlığı ölçülür. KalınlıkSC örnekleri bu zaman dilimi 8 içinde kararlı durum değerine ulaşır. </li></ol> 8. ükler ve Modelleme Doku Deformasyon <ol><li> Kaydedilen her zaman adımında floresan görüntüleri mekansal çözülmesi düzlem kurutma deplasmanları elde etmek için parçacık görüntüleyerek hız ölçümü 13 kullanın. </li><li> Her radyal simetrik SC numunenin deplasman alanından azimut ortalama radyal ve azimuthal deplasman profilleri elde etmek için MATLAB kullanın. NOT: Bir örnek veri kümesi (başlıklı &#39;d.mat&#39;) ve bu adımı ve adımı 8.3 hem de gerçekleştiren MATLAB kodu (başlıklı &#39;PIV-processing.m&#39;) ek bilgi sağlanmıştır. </li><li> Bir küçülen doğrusal elastik dolaşım sistemlerini olarak kuruma SC açıklayan bir model 7, 8, 14, 15, 16 radyal deplasman profilleri FitE. SC varsayalım bir esneme modülü olan bir deforme olabilir esnek bir yüzeye yapıştırılır kalınlığı H SC, çapındaki, Rı ve elastik modülü, E SC, değişen zaman R disk iyi tanımlanmış ve sürekli Poisson oranı, ν SC = 0.4 7 8. Minimum en küçük kareler yaklaşımı kullanarak en iyi uyuyor edinin. NOT: montaj için kullanılan model modifiye Bessel fonksiyonları açısından radyal yer değiştirmelere açıklar gibidir: <img alt="Denklem" src="/files/ftp_upload/55336/55336eq2.jpg" /> (1) ile <img alt="Denklem" src="/files/ftp_upload/55336/55336eq3.jpg" /> , <img alt="Denklem" src="/files/ftp_upload/55336/55336eq4.jpg" /> ve <img alt="Denklem" src="/files/ftp_upload/55336/55336eq13.jpg" /> Dönem <img alt="Denklem" src="/files/ftp_upload/55336/55336eq6.jpg" /> tarafından verilen penetrasyon derinliğine karşılık gelir, <img alt= &quot;Denklem&quot; src = &quot;/ files / ftp_upload / 55336 / 55336eq7.jpg&quot; /&gt;. <img alt="Denklem" src="/files/ftp_upload/55336/55336eq8.jpg" /> Bir alt-tabaka sertliği parametresini gösterir; geçerli örnek boyutları alt tabaka kalınlığının çok daha büyük olduğunda. Burada, parametreler, <img alt="Denklem" src="/files/ftp_upload/55336/55336eq9.jpg" /> ve <img alt="Denklem" src="/files/ftp_upload/55336/55336eq10.jpg" /> sırasıyla substrat kalınlığı Poisson oranı ifade etmektedir. Silikon elastomer substrat 17 Poisson oranı ν = 0.5 olduğunu. </li><li> Model parametreleri radyal yer değiştirme profilinin Eşitlik (1) arasında uygun en küçük kareler, her adımda a ve β elde edilir. <ol><li> Ifadesini kullanarak, SC elastik modülü, E SC elde etmek için uydurma parametre p istihdam <img alt="Denklem" src="/files/ftp_upload/55336/55336eq11.jpg" /></li><li> kasılma kurutma stre değişen zaman elde uydurma parametre a&#39;yı kullanınss, PSC, ifadesini kullanarak, <img alt="Denklem" src="/files/ftp_upload/55336/55336eq12.jpg" /></li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>Van Hal, D., Jeremiasse, E., Junginger, H. E., Spies, F., Bouwstra, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structure+of+fully+hydrated+human+stratum+corneum:+a+freeze-fracture+electron+microscopy+study.">Structure of fully hydrated human stratum corneum: a freeze-fracture electron microscopy study.</a> J. Invest. Dermatol. 106 (1), 89-95 (1996).</li><li>Norl&#233;n, L., Al-Amoudi, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stratum+corneum+keratin+structure,+function,+and+formation:+the+cubic+rod-packing+and+membrane+templating+model.">Stratum corneum keratin structure, function, and formation: the cubic rod-packing and membrane templating model.</a> J. Invest. Dermatol. 123 (4), 715-732 (2004).</li><li>Liu, X., Cleary, J., German, G. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+global+mechanical+properties+and+multi-scale+failure+mechanics+of+heterogeneous+human+stratum+corneum.">The global mechanical properties and multi-scale failure mechanics of heterogeneous human stratum corneum.</a> Acta Biomater. , (2016).</li><li>Geerligs, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Skin layer mechanics. , (2010).</li><li>Farage, M. S., Miller, K. W., Maibach, H. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Textbook of Aging Skin. , (2010).</li><li>Levi, K., Kwan, A., Rhines, A. S., Gorcea, M., Moore, D. J., Dauskardt, R. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Emollient+molecule+effects+on+the+drying+stresses+in+human+stratum+corneum.">Emollient molecule effects on the drying stresses in human stratum corneum.</a> Br. J. Dermatol. 163 (4), 695-703 (2010).</li><li>German, G. K., Pashkovski, E., Dufresne, E. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surfactant+treatments+influence+drying+mechanics+in+human+stratum+corneum.">Surfactant treatments influence drying mechanics in human stratum corneum.</a> J. Biomech. 46 (13), 2145-2151 (2013).</li><li>Liu, X., German, G. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effects+of+barrier+disruption+and+moisturization+on+the+dynamic+drying+mechanics+of+human+stratum+corneum.">The effects of barrier disruption and moisturization on the dynamic drying mechanics of human stratum corneum.</a> J. Mech. Behav. Biomed. Mater. 49 (13), 80-89 (2015).</li><li>Levi, K., Weber, R. J., Do, J. Q., Dauskardt, R. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Drying+stress+and+damage+processes+in+human+stratum+corneum.">Drying stress and damage processes in human stratum corneum.</a> Int. J. Cosmet. Sci. 32 (4), 276-293 (2010).</li><li>Levi, K., 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=Effect+of+glycerin+on+drying+stresses+in+human+stratum+corneum.">Effect of glycerin on drying stresses in human stratum corneum.</a> J. Dermatol. Sci. 61, 129-131 (2011).</li><li>Fluhr, J. W., Darlenski, R., Surber, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Glycerol+and+the+skin:+holistic+approach+to+its+origin+and+functions.">Glycerol and the skin: holistic approach to its origin and functions.</a> Br. J. Dermatol. 159 (1), 23-34 (2008).</li><li>German, G. K., 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=Heterogeneous+drying+stresses+in+stratum+corneum.">Heterogeneous drying stresses in stratum corneum.</a> Biophys. J. 102 (11), 2424-2432 (2012).</li><li>Willert, C. E., Gharib, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Digital+particle+image+velocimetry.">Digital particle image velocimetry.</a> Exp. Fluids. 10 (4), 181-193 (1991).</li><li>Mertz, A. F., 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=Scaling+of+traction+forces+with+the+size+of+cohesive+cell+colonies.">Scaling of traction forces with the size of cohesive cell colonies.</a> Phys. Rev. Lett. 108 (19), 1-5 (2012).</li><li>Banerjee, S., Marchetti, M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Substrate+rigidity+deforms+and+polarizes+active+gels.">Substrate rigidity deforms and polarizes active gels.</a> Euro Phys. Lett. 96 (2), 28003 (2011).</li><li>Edwards, C. M., Schwarz, U. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Force+localization+in+contracting+cell+layers.">Force localization in contracting cell layers.</a> Phys. Rev. Lett. 107 (12), 128101 (2011).</li><li>Cesa, C., 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=Micropatterned+silicone+elastomer+substrates+for+high+resolution+analysis+of+cellular+force+patterns.">Micropatterned silicone elastomer substrates for high resolution analysis of cellular force patterns.</a> Rev. Sci. Instrum. 78 (3), 34301 (2007).</li><li>Wu, K. S., Van Osdol, W. W., Dauskardt, R. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanical+And+Microstructural+Properties+Of+Stratum+Corneum.">Mechanical And Microstructural Properties Of Stratum Corneum.</a> Mater. Res. Soc. 724, 27-33 (2002).</li><li>Yuan, Y., Verma, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measuring+microelastic+properties+of+stratum+corneum.">Measuring microelastic properties of stratum corneum.</a> Colloids Surf. B. 48 (1), 6-12 (2006).</li><li>Christensen, M. S., Hargens, C. W., Nacht, S., Gans, E. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Viscoelastic+properties+of+intact+human+skin:+instrumentation,+hydration+effects,+and+the+contribution+of+the+stratum+corneum.">Viscoelastic properties of intact human skin: instrumentation, hydration effects, and the contribution of the stratum corneum.</a> J Invest. Dermatol. 69 (3), (1977).</li><li>Pailler-Mattei, C., Bec, S., Zahouani, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vivo+measurements+of+the+elastic+mechanical+properties+of+human+skin+by+indentation+tests.">In vivo measurements of the elastic mechanical properties of human skin by indentation tests.</a> Med. Eng.Phys. 30 (5), 599-606 (2008).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

Bu yazıda, dinamik kurutma davranışları ve insan SC mekanik özelliklerini ölçmek için kullanılan bir tekniği açıklar. Daha önce yapılan çalışmalar, bu teknik, genel olarak SC 7, 8 dinamik kuruma davranışı üzerindeki kozmetik temizleyiciler ve nemlendiriciler kullanılan çevre koşulları ve kimyasal ürünlerin etkisini ölçmek için kullanılabileceğini gösterdiler. protokolde önemli adımlar vardır. Birincisi, SC su içeriği ile özellikle şişer; Bu nedenle, SC kalınlığı hem de düzlemsel değiştirmeleri ölçümleri doğru elastik modülü tahmin ve stres büyüklüğünü kurutulması için gereklidir. İkinci olarak, numuneler, tam alt-tabakaya yapışık olması gerekir. önemli ölçüde kurutma deformasyonların dağılımını etkileyecek ve radyal deplasman profilleri kullanmak için eksik yapışma olmayan radyal simetrik numune veya küçük yırtıklar veya delikler ile numuneler kaçınılmalıdırModel montaj d. Bir nem kontrol sistemi kullanılamaz ise teknik kullanılabilir. Çevresel kontrol olmadan, doku örnekleri laboratuvar koşulları 12 kurur. Bu nedenle, laboratuvar ortamında sürekli olarak izlenmekte ve muhafaza, kurutma davranış ve sonuçların tekrarlanabilirliği sıcaklık ve nem hem günlük ve mevsimsel değişimlerden etkilenecektir edilmelidir. Şu anda, bu teknik, sadece alt-tabaka yapışır ve elastomer film olan deformasyonlara neden olabilir örnekleri ile sınırlıdır. Teknik hali hazırda alt-tabaka bir esneklik modülüne 12 azaltarak, küçük düzlem yerdeğiştirmeleri test numuneleri için adapte edilebilir olsa da, sadece alt-tabaka üzerinde kayma örneklerinden sonuçlar alındığı yoksun olacaktır. Sayısız in-vivo ve ex-vivo teknikleri değerlendirmek kurutma davranışları ve mekanikSC özellikleri 3, 8, 9, 10, 18, 19, 20, 21 olarak bildirilmiştir. Ancak, in vivo teknikleri tamamen altta yatan epidermal ve dermal katmanlardan SC mekanik değişiklikler ayırt edemez. Ayrıca, ex-vivo teknikleri, genellikle Deneme başına yalnızca bir örnek değerlendirir. Biz bu makalede rapor yöntem deneme başına değerlendirilmesi gereken 6 SC örneklerinin kadar izin verir. substrat ve çevre odasının büyüklüğü ancak daha fazla numune eş zamanlı olarak değerlendirilmelidir izin kadar ölçekli olabilir. Biz alt tabaka kür ve doku dengeleme hariç n = 6 SC örneklerinin, ~ 13 saat hazırlık ve test için gerekli olan bir zaman ölçeği için tahmin. Buna karşılık, daha gerektirecektir tek eksenli tensometry testi tahminiki kez bu dönemde daha. Önemli ölçüde az SC dokusu tensometry 9 (2.5 cm2) için gerekli olan ile karşılaştırıldığında tek tek örnek (0.28 cm2) başına gereklidir. Bu teknik daha SC dokusunun alt buharlaşma önleyerek daha fizyolojik ilgili kurumasını sağlar. SC kurutma davranış ve mekanik değerlendirilmesine ek olarak, bu teknik, aynı zamanda kurutma sonrası uyumlu bir film oluşturmak polimerik ya da koloidal sistemlerin çalışmalarına uygulanabilir inanıyoruz.

En dış epidermis tabakası veya Stratum corneum (SC), bir lipid bakımından zengin matris 1, 2 çevrili uyumlu korneosit hücrelerden oluşur. SC bileşimi ve yapısal bütünlüğü mikroorganizmalardan istilasını engeller ve mekanik kuvvet ve aşırı su kaybı 4 hem dayanıklı doğru engelleyici özelliğe 3 korumak için gereklidir. Korumak veya cildin bariyer fonksiyonunu aşağılamak için kişisel bakım ürünleri kapasite cilt sağlık ve kozmetik sanayi 5 büyük ilgi olduğunu. Kişisel bakım ürünleri günlük uygulama SC 6, 7, 8 mekanik özelliklerini değiştirmek için bilinmektedir. Örneğin, kozmetik temizleyiciler içinde ihtiva yüzey aktif maddeler önemli ölçüde elastik modül artış ve bir oluşmasına neden olabilirdokusunun eğilimini artırarak SC kurutma gerilmeler, 9, 7 çatlamak. Neredeyse tüm kozmetik nemlendiriciler bulunan gliserol SC yumuşatmak ve doku yırtılması olasılığını azaltarak kuruma gerilmeler 8, 10, 11, birikmesini azaltabilir. Bu makalede açıklanan yöntem, dinamik kurutma davranış ve kontrol ortamları 7 SC kurutma mekanik özellikleri, 8 miktarının yeteneğine sahiptir. Daha önce, bu teknik dinamik kurutma davranış değişiklikleri ve SK doku mekanik özellikleri farklı kozmetik ürünlerin etkisini açıklık yeteneğine sahip olduğu gösterilmiştir. Bu basit bir ile kurutma yer değiştirmeleri uydurma, yumuşak bir elastomer yüzeye yapıştırılır insan SC dokusunun kuruma kaynaklı büzülme miktarının elde edilirkontraktilite modeli ve ardından elastik modülü ayıklanması ve monte profilden stres kurutulması. Birden SC örneklerinin test edilmesi gerekmektedir, bu yöntem, tek eksenli tensometry için daha hızlı bir alternatif, daha az doku kullanır ve örnek alt buharlaşma önleyerek daha fazla fizyolojik olarak uygun kurutma sağlar sunmaktadır.

<table><tbody><tr><td>Silicone elastomer base</td><td>Dow-Corning</td><td>1064291</td><td></td></tr><tr><td>Silicone elastomer Curing Agent</td><td>Dow-Corning</td><td>1015311</td><td></td></tr><tr><td>FluoSpheres Carboxylate 0.1 &amp;micro;m yellow green fluorescent 505/515&amp;nbsp;</td><td>Thermo Fisher</td><td>F8803</td><td></td></tr><tr><td>FluoSpheres Carboxylate 1 &amp;micro;m yellow green fluorescent 505/515&amp;nbsp;</td><td>Thermo Fisher</td><td>F8823</td><td></td></tr><tr><td>FluoSpheres Carboxylate 1 &amp;micro;m nile red fluorescent 535/575&amp;nbsp;</td><td>Thermo Fisher</td><td>F8819</td><td></td></tr><tr><td>Trypsin from porcine pancreas</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>T6567</td><td></td></tr><tr><td>Trypsin inhibitor type II-s</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>T9128</td><td></td></tr><tr><td>(3-aminopropyl)triethoxysilane</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>440140</td><td></td></tr><tr><td>Sodium tetraborate</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>221732</td><td></td></tr><tr><td>Boric acid</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>B0294</td><td></td></tr><tr><td>Phosphate buffered saline</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P7059</td><td></td></tr><tr><td>&lt;em&gt;N&lt;/em&gt;-(3-Dimethylaminopropyl)-&lt;em&gt;N&lt;/em&gt;-ethylcarbodiimide hydrochloride</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>E7750</td><td></td></tr><tr><td>Vortexer mixer</td><td>VWR</td><td>58816-123</td><td></td></tr><tr><td>6 mm diameter hole punch</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>Z708860</td><td></td></tr><tr><td>SOLA 6-LCR-SB&amp;nbsp;</td><td>Lummencor light engine</td><td>No.3526</td><td></td></tr><tr><td>Cfi Plan Achro Uw 1X Objective</td><td>Nikon Plan UW</td><td>MRL00012</td><td></td></tr><tr><td>CFI Plan Fluor 40X Oil Objective 1.3 na - 0.20&amp;nbsp;mm wd</td><td>Nikon Plan Fluor</td><td>MRH01401</td><td></td></tr><tr><td>Nikon Eclipse Ti-U inverted microscope&amp;nbsp;</td><td>Nikon</td><td>MEA53200</td><td></td></tr><tr><td>Clara-E Camera</td><td>Andor</td><td>DR-328G-C02-SIL</td><td></td></tr><tr><td>Remote Focus Attachment E-RFA Ergo Design</td><td>Nikon</td><td>99888</td><td></td></tr><tr><td>Ti-S-E Motorized Stage</td><td>Nikon</td><td>MEC56110</td><td></td></tr></tbody></table>

measuring and modeling contractile drying in human stratum corneum

Stratum korneum (SC) en yüzeysel cilt tabakasıdır. dış çevre ile temasını Bu doku katmanı, temizlik maddeleri ve çevre neminin günlük değişimlerine tabi olduğu anlamına gelir; bunların her ikisi de doku su içeriğini değiştirebilir. Şiddetli bariyer disfonksiyonu veya düşük nemli ortamlarda su içeriğinde azalmalar SC sertliği değiştirebilir ve kurutma stresler birikmesini neden olabilir. Aşırı durumlarda, bu faktörler dokunun mekanik kopma neden olabilir. Bu kurutma üzerine SC mekanik özellikleri dinamik değişimleri miktarının bir yüksek verimli bir yöntem oluşturmuştur. Bu teknik kurutma davranış değişiklikleri ve kozmetik temizleyici ve nemlendirici tedaviler ile SC mekanik özelliklerini ölçmek için kullanılabilir. Bu bir elastomer bir yüzeye yapıştırılır, dairesel doku örneklerinin uzamsal olarak çözündürülerek düzlem kurutma değiştirmeler dinamik varyasyonları ölçülerek elde edilir. Düzlem bir radyal kayma AKAKurutma sırasında edinilmiş azimut ortalama ve doğrusal elastik kontraktilite modeline dayalı bir profil ile donatılmıştır. Kurutma stres ve SC elastik modülü dinamik değişimler daha sonra monte modeli profilleri elde edilebilir.

Şekil 1 (a) flüoresan boncuklar (bölüm 3) ile kaplı bir SC numunenin temsili bir floresan görüntü gösterir. Örnek mukabil geçen ışık görüntü (b) &#39;Bağlı örneklerin dairesel simetriye% 25 bağıl nemde 16 saat kurutulduktan sonra meydana uzamsal olarak çözündürülerek kurutma değiştirmeler bir titreme arsa ile kaplanmış 1, Şekil&#39; de gösterilmiştir, bu yer değiştirmeler azimut olabilir ortalama. Şekil 1 (c) ve azimuthal (u θ, kesik mavi çizgi) deplasman profilleri boyutsuz radyal pozisyonda, r / R karşı çizilen (u r, katı kırmızı çizgi) radyal gösterir. Burada, R r / R = 0 kenar gösterir örnek merkezi ve r / R = 1 gösterir, ortalama SC örnek bir yarıçap gösterir. her radyal pozisyonda standart sapma yaklaşık gölgeli bölgeler ile gösterilmiştir. Bu varyasyonlar, öncelikle SC 3 yapısal heterojenlik kaynaklanır &lt;sup&gt;, 7, 12. Kurutma süresince, düzlem değiştirmeler küçük kalır. Radyal değiştirme profilleri, kenar ve bir denge ulaşılana kadar büyüklüğü büyümesi merkezi monoton artar. <img alt="Şekil 1" src="/files/ftp_upload/55336/55336fig1.jpg" /> Şekil 1: Dairesel SC örneği (6.2 mm çap) 25 ± 1% nem ortamında 15 saat boyunca kurutulduktan sonra, elastik modülü E = 16 ± 1 kPa bir elastomer bir yüzeye yapıştırılır. Için kullanılan çökelmiş floresan markör boncuk vurgulama SC örnek, (a) Floresan görüntü mekansal düzlem kurutma değiştirmeleri çözüldü izleme. SC numunesinin bir geçen ışık görüntü üzerine kaplanmış uzamsal olarak çözündürülerek düzlem kurutma yer değiştirme, (b) titreme çizimi. (C) azimut radyal ortalama (u, katı kırmızı çizgi r) veNumunenin azimuthal (u θ, mavi kesikli çizgi) yer değiştirmeler boyutsuz radyal pozisyonda, r / R karşı çizilmiştir. U Pozitif değerler yer değiştirmeleri karşı olan karşılık r. çizgileri çevreleyen gölgeli bölgeler her radyal pozisyonda ortalamasının standart sapma gösterir. <a href="https://ecsource-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/55336/55336fig1large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> 30 dakika aralıklarla kaydedilir profilleri Şekil 2 (A) &#39;da çizilmiş ve düzlem deplasmanların zaman evrimi sergilerler. Ortalama SC kalınlığı, H SC, Şekil 2&#39;de çizilmiştir (b). İlk 2 saat içinde meydana öncelikle kurutma sırasında SC azalır. <img alt="şekil 2" src="/files/ftp_upload/55336/55336fig2.jpg" /> Şekil 2 (a)Radyal deplasman profilleri tipik SC numunesi için boyutsuz radyal pozisyon r / R karşı çizilen% 25 RH koşullarında 15 saat kuruma süresi boyunca 30 dakika aralıklarla (u, katı kırmızı çizgilerini r) Yerleşimi. U Pozitif değerler yer değiştirmeleri karşı olan karşılık r. (B) ortalama SC numune kalınlığının (lH SC, n = 3), kurutma zamana karşı grafiğe geçirilmiştir. (C) (a) en az en küçük kareler uyuyor ile kaplanmış Radyal deplasman profilleri Denklem (mavi kesikli çizgi) (1) kaydedilen ilk ve son radyal deplasman profili için. <a href="https://ecsource-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/55336/55336fig2large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> Montaj deplasman Eşitlik (1) kurutma SC mekanik özellikleri içine daha fazla fikir verir tarafından açıklanan doğrusal elastik kontraktilite modeli ile profiller. Deplasman profilleri<html> Şekil 2 (c) &#39;de gösterildiği gibi T her aşaması, en az, en küçük kareler yaklaşım kullanılarak modeli ile donatılmıştır. Kasılma kurutma stres, P SC, ve elastik modülü, E SC, daha sonra her zaman adımında modelden çıkarılır. (3 ayrı SC örneklere dayanarak) bu parametrelerin ortalama değişiklikler Şekil 3 sırasıyla gösterilmiştir: (a) ve 3 (b). Her iki parametre ilk 2 saat kuruma süresi boyunca hızla artması ve 5 saat içinde bir düzlüğe ulaşır. <img alt="Figure3" src="/files/ftp_upload/55336/55336fig3.jpg" /> Şekil 3: (a) 15 saat süre ile, kurutma zamana karşı çizilen, SC elastik modülü, E SC ortalama. (B) Ortalama kasılma kurutma stres, P SC, 15 saatlik süre içinde kuruma zamana karşı çizilen.&quot;_blank&quot;&gt; Bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Watch this Scientific Journal Video about Measuring and Modeling Contractile Drying in Human Stratum Corneum at JoVE.com

Measuring and Modeling Contractile Drying in Human Stratum Corneum

Bu makalede, uzamsal bir elastomer bir yüzeye yapıştırılır, dairesel doku örneklerinin düzlem kurutma değiştirmeler çözüldü ölçme dinamik kurutma davranış ve startum corneum&#39;un mekanik özelliklerinin ölçülmesi için bir yöntem tarif eder. Bu teknik, kurutma ve doku mekanik özelliklerini değiştirmek ne kadar farklı kimyasal işlemler ölçmek için kullanılabilir.

Ölçme ve Modelleme Kontraktil Kurutma İnsan stratum korneumdaki

Stratum corneum (SC) is the most superficial skin layer. Its contact with the external environment means that this tissue layer is subjected to both ...

measuring-and-modeling-contractile-drying-in-human-stratum-corneum

Universidad San Sebastian

Research

JoVE Journal

Bioengineering

6.6K Görüntüleme.  Binghamton University.  Bu makalede, uzamsal bir elastomer bir yüzeye yapıştırılır, dairesel doku örneklerinin düzlem kurutma değiştirmeler çözüldü ölçme dinamik kurutma davranış ve startum corneum'un mekanik özelliklerinin ölçülmesi için bir yöntem tarif eder. Bu teknik, kurutma ve doku mekanik özelliklerini değiştirmek ne kadar farklı kimyasal işlemler ölçmek için kullanılabilir. 

Video: Measuring and Modeling Contractile Drying in Human Stratum Corneum

Resolving Water, Proteins, and Lipids from In Vivo Confocal Raman Spectra of Stratum Corneum through a Chemometric Approach

Development of this in vivo confocal Raman spectroscopic method enables the direct measurement of water, proteins, and lipids with depth resolution in human subjects. This information is very important for skin-related diseases and characterizing skin care product performance. This protocol illustrates a method for confocal Raman spectra collection and the subsequent analysis of the spectral dataset leveraging chemometrics. The goal of this method is to establish a standard protocol for data collection and provide general guidance for data analysis. Preprocessing (e.g., removal of outlier spectra) is a critical step when processing large datasets from clinical studies. As an example, we provide guidance based on prior knowledge of a dataset to identify the types of outliers and develop specific strategies to remove them. A principal component analysis is performed, and the loading spectra are compared with spectra from reference materials to select the number of components used in the final multivariate curve resolution (MCR) analysis. This approach is successful for extracting meaningful information from a large spectral dataset.

Here, we present a protocol for collection of confocal Raman spectra from human subjects in clinical studies combined with chemometric approaches for spectral outlier removal and the subsequent extraction of key features.

Stratum Corneum'un In Vivo Confokal Raman Spektrumlarından Kemometrik Yaklaşımla Su, Protein ve Lipidlerin Çözülmesi

Development of this in vivo confocal Raman spectroscopic method enables the direct measurement of water, proteins, and lipids with depth resolution in ...

Kimya

Improving 2D and 3D Skin In Vitro Models Using Macromolecular Crowding

The glycoprotein family of collagens represents the main structural proteins in the human body, and are key components of biomaterials used in modern tissue engineering. A technical bottleneck is the deposition of collagen in vitro, as it is notoriously slow, resulting in sub-optimal formation of connective tissue and subsequent tissue cohesion, particularly in skin models. Here, we describe a method which involves the addition of differentially-sized sucrose co-polymers to skin cultures to generate macromolecular crowding (MMC), which results in a dramatic enhancement of collagen deposition. Particularly, dermal fibroblasts deposited a significant amount of collagen I/IV/VII and fibronectin under MMC in comparison to controls.
The protocol also describes a method to decellularize crowded cell layers, exposing significant amounts of extracellular matrix (ECM) which were retained on the culture surface as evidenced by immunocytochemistry. Total matrix mass and distribution pattern was studied using interference reflection microscopy. Interestingly, fibroblasts, keratinocytes and co-cultures produced cell-derived matrices (CDM) of varying composition and morphology. CDM could be used as &#34;bio-scaffolds&#34; for secondary cell seeding, where the current use of coatings or scaffolds, typically from xenogenic animal sources, can be avoided, thus moving towards more clinically relevant applications.
In addition, this protocol describes the application of MMC during the submerged phase of a 3D-organotypic skin co-culture model which was sufficient to enhance ECM deposition in the dermo-epidermal junction (DEJ), in particular, collagen VII, the major component of anchoring fibrils. Electron microscopy confirmed the presence of anchoring fibrils in cultures developed with MMC, as compared to controls. This is significant as anchoring fibrils tether the dermis to the epidermis, hence, having a pre-formed mature DEJ may benefit skin graft recipients in terms of graft stability and overall wound healing. Furthermore, culture time was condensed from 5 weeks to 3 weeks to obtain a mature construct, when using MMC, reducing costs.

Improving 2D and 3D Skin In Vitro Models Using Macromolecular Crowding

We present a protocol to obtain cell-derived matrices rich in extracellular matrix proteins, using macromolecular crowders (MMC). In addition, we present a protocol which incorporates MMC in 3D organotypic skin co-culture generation, which reduces culture time while maintaining maturity of construct.

Geliştirilmesi 2D ve 3D Cilt<em&gt; İn Vitro</emMakromoleküler Dışlamasını Kullanma&gt; Modeller

The glycoprotein family of collagens represents the main structural proteins in the human body, and are key components of biomaterials used in modern ...

Biyomühendislik

Methods for the Self-integration of Megamolecular Biopolymers on the Drying Air-LC Interface

Living organisms that use water are always prone to drying in the environment. Their activities are driven by biopolymer-based micro- and macro-structures, as seen in the cases of moving water in vascular bundles and moisturizing water in skin layers. In this study, we developed a method for assessing the effect of aqueous liquid crystalline (LC) solutions composed of biopolymers on drying. As LC biopolymers have megamolecular weight, we chose to study polysaccharides, cytoskeletal proteins, and DNA. The observation of biopolymer solutions during drying under polarized light reveals milliscale self-integration starting from the unstable air-LC interface. The dynamics of the aqueous LC biopolymer solutions can be monitored by evaporating water from a one-side-open cell. By analyzing the images taken using cross-polarized light, it is possible to recognize the spatio-temporal changes in the orientational order parameter. This method can be useful for the characterization of not only artificial materials in various fields, but also natural living tissues. We believe that it will provide an evaluation method for soft materials in the biomedical and environmental fields.

A method for the drying-induced self-integration of megamolecular biopolymers on the air-liquid crystalline interface is provided here. This methodology will be useful not only for understanding the macroscopic potentials of biopolymers, but also as an evaluation method for soft materials in biomedical and environmental fields.

Kurutma Hava-LC Arayüz üzerinde Megamolecular Biyopolimerlerin Kendinden entegrasyonu için Yöntemler

Living organisms that use water are always prone to drying in the environment. Their activities are driven by biopolymer-based micro- and ...

Cultivating a Three-dimensional Reconstructed Human Epidermis at a Large Scale

A three-dimensional human epidermis model reconstructed from neonatal primary keratinocytes is presented. Herein, a protocol for the cultivation process and the characterization of the model is described. Neonatal primary keratinocytes are grown submerged on permeable polycarbonate inserts and lifted to the air-liquid interface three days after seeding. After fourteen days of stimulation with defined growth factors and ascorbic acid in high calcium culture medium, the model is fully differentiated. Histological analysis revealed a completely stratified epidermis, mimicking the morphology of native human skin. To characterize the model and its barrier functions, protein levels and localization specific for early-stage keratinocyte differentiation (i.e., keratin 10), late-stage differentiation (i.e., involucrin, loricrin, and filaggrin) and tissue adhesion (i.e., desmoglein 1), were assessed by immunofluorescence. The tissue barrier integrity was further evaluated by measuring transepithelial electrical resistance. Reconstructed human epidermis was responsive to proinflammatory stimuli (i.e., lipopolysaccharide and tumor necrosis factor alpha), leading to increased cytokine release (i.e., interleukin 1 alpha and interleukin 8). This protocol represents a straightforward and reproducible in vitro method to cultivate reconstructed human epidermis as a tool to assess environmental effects and a broad range of skin-related studies.

This protocol describes a straightforward method to cultivate three-dimensional reconstituted human epidermis in a reproducible and robust manner. Additionally, it characterizes the structure-function relationship of the epidermal barrier model. The biological responses of the reconstituted human epidermis upon proinflammatory stimuli are also presented.

Büyük Ölçekte Üç Boyutlu Yeniden Yapılandırılmış İnsan Epidermisi Yetiştirmek

A three-dimensional human epidermis model reconstructed from neonatal primary keratinocytes is presented. Herein, a protocol for the cultivation process ...

Evaluation of Cardiac Contractility Modulation Therapy in 2D Human Stem Cell-Derived Cardiomyocytes

Human induced pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes (hiPSC-CMs) are currently being explored for multiple in vitro applications and have been used in regulatory submissions. Here, we extend their use to cardiac medical device safety or performance assessments. We developed a novel method to evaluate cardiac medical device contractile properties in robustly contracting 2D hiPSC-CMs monolayers plated on a flexible extracellular matrix (ECM)-based hydrogel substrate. This tool enables the quantification of the effects of cardiac electrophysiology device signals on human cardiac function (e.g., contractile properties) with standard laboratory equipment. The 2D hiPSC-CM monolayers were cultured for 2-4 days on a flexible hydrogel substrate in a 48-well format.
The hiPSC-CMs were exposed to standard cardiac contractility modulation (CCM) medical device electrical signals and compared to control (i.e., pacing only) hiPSC-CMs. The baseline contractile properties of the 2D hiPSC-CMs were quantified by video-based detection analysis based on pixel displacement. The CCM-stimulated 2D hiPSC-CMs plated on the flexible hydrogel substrate displayed significantly enhanced contractile properties relative to baseline (i.e., before CCM stimulation), including an increased peak contraction amplitude and accelerated contraction and relaxation kinetics. Furthermore, the utilization of the flexible hydrogel substrate enables the multiplexing of the video-based cardiac-excitation contraction coupling readouts (i.e., electrophysiology, calcium handling, and contraction) in healthy and diseased hiPSC-CMs. The accurate detection and quantification of the effects of cardiac electrophysiological signals on human cardiac contraction is vital for cardiac medical device development, optimization, and de-risking. This method enables the robust visualization and quantification of the contractile properties of the cardiac syncytium, which should be valuable for nonclinical cardiac medical device safety or effectiveness testing. This paper describes, in detail, the methodology to generate 2D hiPSC-CM hydrogel substrate monolayers.

Here, we demonstrate a non-invasive cardiac medical device contractility evaluation method using 2D human induced pluripotent stem cell-derived cardiomyocyte (hiPSC-CM) monolayers, plated on a flexible substrate, coupled with video-based microscopy. This tool will be useful for the in vitro evaluation of the contractile properties of cardiac electrophysiology devices.

2D İnsan Kök Hücre Kaynaklı Kardiyomiyositlerde Kardiyak Kontraktilite Modülasyon Tedavisinin Değerlendirilmesi

Human induced pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes (hiPSC-CMs) are currently being explored for multiple in vitro applications and have been used ...

<meta charset="utf8"></head><body>Esnek Araştırma Uygulaması için Verimli 3D Cilt Modelleri

Building Up Skin Models for Numerous Applications - from Two-Dimensional (2D) Monoculture to Three-Dimensional (3D) Multiculture

Due to the complex structure and important functions of the skin, it is an interesting research model for the cosmetic, pharmaceutical, and medical industries. In the European Union, there has been a total ban on testing cosmetic products and their ingredients on animals. In the case of medicine and pharmaceuticals, this possibility is also constantly limited. In accordance with the 3Rs principle, it is becoming more and more common to test individual compounds as well as entire formulations on artificially created models. The cheapest and most widely used are the 2D models, which consist of a cell monolayer but do not reflect the real interactions between the cells in the tissue. Although the commercially available 3D models provide a better representation of the tissue, they are not used on a large scale. This is because they are expensive, the waiting time is quite long, and the available models are frequently limited to only those typically used. 
In order to move the conducted research to a higher level, we have optimized the procedures of various 3D skin model preparations. The described procedures are cheap and simple to prepare as they can be applied in numerous laboratories and by researchers with different experiences in cell culture.

<meta charset="utf8"></head><body>Yazar Spotlight: Uygun Maliyetli 3D Hücresel Modellerle Cilt Modeli Çeşitliliğini Artırma

Here, we present inexpensive and simple procedures to introduce various 3D skin models for routine research in a cell culture laboratory. Researchers can create models tailored to their needs without relying on commercially available models.

Çok Sayıda Uygulama için Cilt Modelleri Oluşturma - İki Boyutlu (2D) Monokültürden Üç Boyutlu (3D) Çoklu Kültüre

Due to the complex structure and important functions of the skin, it is an interesting research model for the cosmetic, pharmaceutical, and medical ...

Effect of Artificial Tear Formulations on the Metabolic Activity of Human Corneal Epithelial Cells after Exposure to Desiccation

Artificial lipid-containing tear formulations are developed to reduce tear evaporation by the restoration of a deficient tear lipid layer. Artificial tear formulations that prevent cell desiccation will result in ocular surface protection and the maintenance of cell metabolic activity. During dehydration, cells undergo the process of loss of metabolic activity and subsequently cell death. This work describes a method for assessing the efficacy of artificial tear formulations. The metabolic dye (i.e., alamarBlue) changes from a low fluorescent molecule resazurin to a fluorescent molecule resorufin in viable cells. The biological performance of an artificial tear formulation is measured as the ability of the formulation to (a) maintain cell viability and (b) provide cell protection from desiccation. Growth media and saline are used as controls for the cell viability/desiccation tests. Cells are incubated with test solutions for 30 min and then desiccated for 0 or 5 min at 37 &#176;C and 45% relative humidity. Cell metabolic activity after initial exposure and after cell desiccation is then determined. The results show the comparative effects of eye drop formulations on cell metabolic activity and desiccation protection. This method can be used to test dry eye formulations that are designed to treat individuals with evaporative dry eye.

The purpose of this protocol is to evaluate if different artificial tear formulations can protect human corneal epithelial cells from desiccation using an in vitro model. After exposure to artificial tear formulations and desiccation, human corneal epithelial cells are assessed for metabolic activity.

Yapay Gözyaşı Formülasyonlarının Desiccation'a Maruz Kalma sonrası İnsan Kornea Epitel Hücrelerinin Metabolik Aktivitesi Üzerine Etkisi

Artificial lipid-containing tear formulations are developed to reduce tear evaporation by the restoration of a deficient tear lipid layer. Artificial tear ...

Tıp

Isolation, Culture, and Characterization of Primary Schwann Cells, Keratinocytes, and Fibroblasts from Human Foreskin

This protocol describes isolation methods, culturing conditions, and characterization of human primary cells with high yield and viability using rapid enzymatic dissociation of skin. Primary keratinocytes, fibroblasts, and Schwann cells are all harvested from the human newborn foreskin, which is available following standard of care procedures. The removed skin is disinfected, and the subcutaneous fat and muscle are removed using a scalpel. The method consists of enzymatic and mechanical separation of epidermal and dermal layers, followed by additional enzymatic digestion to obtain single-cell suspensions from each of these skin layers. Finally, single cells are grown in appropriate cell culture media following standard cell culture protocols to maintain growth and viability over weeks. Together, this simple protocol allows isolation, culturing, and characterization of all three cell types from a single piece of skin for in vitro evaluation of skin-nerve models. Additionally, these cells can be used together in co-cultures to gauge their effects on each other and their responses to in vitro trauma in the form of scratches performed robotically in the culture associated with wound healing.

The study of wound healing associated with musculoskeletal injury often requires the assessment of in vitro interactions between Schwann cells (SCs), keratinocytes, and fibroblasts. This protocol describes the isolation, culturing, and characterization of these primary cells from the human foreskin.

İnsan Sünnet Derisinden Primer Schwann Hücrelerinin, Keratinositlerin ve Fibroblastların İzolasyonu, Kültürü ve Karakterizasyonu

This protocol describes isolation methods, culturing conditions, and characterization of human primary cells with high yield and viability using rapid ...

Ölçme ve Modelleme Kontraktil Kurutma İnsan stratum korneumdaki

Özet

Daha Fazla Video Keşfet

Bu videodaki bölümler

Stratum Corneum'un In Vivo Confokal Raman Spektrumlarından Kemometrik Yaklaşımla Su, Protein ve Lipidlerin Çözülmesi

Geliştirilmesi 2D ve 3D Cilt

Kurutma Hava-LC Arayüz üzerinde Megamolecular Biyopolimerlerin Kendinden entegrasyonu için Yöntemler

Büyük Ölçekte Üç Boyutlu Yeniden Yapılandırılmış İnsan Epidermisi Yetiştirmek

2D İnsan Kök Hücre Kaynaklı Kardiyomiyositlerde Kardiyak Kontraktilite Modülasyon Tedavisinin Değerlendirilmesi

Çok Sayıda Uygulama için Cilt Modelleri Oluşturma - İki Boyutlu (2D) Monokültürden Üç Boyutlu (3D) Çoklu Kültüre

Çok Sayıda Uygulama için Cilt Modelleri Oluşturma - İki Boyutlu (2D) Monokültürden Üç Boyutlu (3D) Çoklu Kültüre

Çok Sayıda Uygulama için Cilt Modelleri Oluşturma - İki Boyutlu (2D) Monokültürden Üç Boyutlu (3D) Çoklu Kültüre

Yapay Gözyaşı Formülasyonlarının Desiccation'a Maruz Kalma sonrası İnsan Kornea Epitel Hücrelerinin Metabolik Aktivitesi Üzerine Etkisi

İnsan Sünnet Derisinden Primer Schwann Hücrelerinin, Keratinositlerin ve Fibroblastların İzolasyonu, Kültürü ve Karakterizasyonu