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 border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1129">
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:281px;">Arduino Uno R3 (Atmega328 - assembled)</td>
			<td style="width:125px;">Adafruit</td>
			<td style="width:451px;">50</td>
			<td style="width:273px;">Board</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:281px;">Stepper motor</td>
			<td style="width:125px;">Adafruit</td>
			<td style="width:451px;">324</td>
			<td>Motor and Motor shield</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:281px;">Equal Leg Coupler 1.6mm 1/16&#34;</td>
			<td style="width:125px;">VWR</td>
			<td style="width:451px;">CA11009-280</td>
			<td>50 pcs of tube connector</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:281px;">Tubing PT/SIL 1/16&#34;x1/8&#34;</td>
			<td style="width:125px;">VWR</td>
			<td style="width:451px;">16211-316</td>
			<td>Case of 50feet</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:281px;">PDMS</td>
			<td style="width:125px;">Dow Corning</td>
			<td style="width:451px;">Sylgard 184 Solar Cell Encapsulation</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:281px;">Agarose, Type 1-A, low EEO</td>
			<td style="width:125px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:451px;">A0169-25G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:281px;">PHD UltraTM</td>
			<td style="width:125px;">Harvard Apparatus</td>
			<td style="width:451px;">703006</td>
			<td>MicroFluidic Pump</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:281px;">Bovine cornea</td>
			<td style="width:125px;">Cargill, Guelph/ON</td>
			<td style="width:451px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:281px;">Soldidworks</td>
			<td style="width:125px;">Dassault Systemes</td>
			<td style="width:451px;"></td>
			<td>Software</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:281px;">3-D printing</td>
			<td style="width:125px;">University of Waterloo - 3D Print Centre</td>
			<td style="width:451px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:281px;">Dissection tools</td>
			<td style="width:125px;">Fine Science Tools</td>
			<td style="width:451px;"></td>
			<td>General dissection tools</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:281px;">Medium 199</td>
			<td style="width:125px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:451px;"></td>
			<td>Culture medium storage for cornea</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:281px;">Fetal bovine serum</td>
			<td style="width:125px;">Thermo Fisher</td>
			<td style="width:451px;"></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.remotexs.ntu.edu.sg/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.remotexs.ntu.edu.sg/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.remotexs.ntu.edu.sg/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.remotexs.ntu.edu.sg/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.remotexs.ntu.edu.sg/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.remotexs.ntu.edu.sg/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

Nanyang Technological University

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

Tissue Engineering of a Human 3D in vitro Tumor Test System

Cancer is one of the leading causes of death worldwide. Current therapeutic strategies are predominantly developed in 2D culture systems, which inadequately reflect physiological conditions in vivo. Biological 3D matrices provide cells an environment in which cells can self-organize, allowing the study of tissue organization and cell differentiation. Such scaffolds can be seeded with a mixture of different cell types to study direct 3D cell-cell-interactions. To mimic the 3D complexity of cancer tumors, our group has developed a 3D in vitro tumor test system.	
	Our 3D tissue test system models the in vivo situation of malignant peripheral nerve sheath tumors (MPNSTs), which we established with our decellularized porcine jejunal segment derived biological vascularized scaffold (BioVaSc). In our model, we reseeded a modified BioVaSc matrix with primary fibroblasts, microvascular endothelial cells (mvECs) and the S462 tumor cell line. For static culture, the vascular structure of the BioVaSc is removed and the remaining scaffold is cut open on one side (Small Intestinal Submucosa SIS-Muc). The resulting matrix is then fixed between two metal rings (cell crowns).	
	Another option is to culture the cell-seeded SIS-Muc in a flow bioreactor system that exposes the cells to shear stress. Here, the bioreactor is connected to a peristaltic pump in a self-constructed incubator. A computer regulates the arterial oxygen and nutrient supply via parameters such as blood pressure, temperature, and flow rate. This setup allows for a dynamic culture with either pressure-regulated pulsatile or constant flow.	
	In this study, we could successfully establish both a static and dynamic 3D culture system for MPNSTs. The ability to model cancer tumors in a more natural 3D environment will enable the discovery, testing, and validation of future pharmaceuticals in a human-like model.

Tissue Engineering of a Human 3D in vitro Tumor Test System

Methods to create human 3D tumor tissues as test systems are described. These technologies are based on a decellularized Biological Vascularized Scaffold (BioVaSc), primary human cells and a tumor cell line, which can be cultured under static as well as under dynamic conditions in a flow bioreactor.

הנדסת רקמות של 3D אדם<em&gt; במבחנה</emמערכת מבחן גידול&gt;

Cancer is one of the leading causes of death worldwide.  Current therapeutic strategies are predominantly developed in 2D culture  systems, which ...

Development of Amelogenin-chitosan Hydrogel for In Vitro Enamel Regrowth with a Dense Interface

Biomimetic enamel reconstruction is a significant topic in material science and dentistry as a novel approach for the treatment of dental caries or erosion. Amelogenin has been proven to be a critical protein for controlling the organized growth of apatite crystals. In this paper, we present a detailed protocol for superficial enamel reconstruction by using a novel amelogenin-chitosan hydrogel. Compared to other conventional treatments, such as topical fluoride and mouthwash, this method not only has the potential to prevent the development of dental caries but also promotes significant and durable enamel restoration. The organized enamel-like microstructure regulated by amelogenin assemblies can significantly improve the mechanical properties of etched enamel, while the dense enamel-restoration interface formed by an in situ regrowth of apatite crystals can improve the effectiveness and durability of restorations. Furthermore, chitosan hydrogel is easy to use and can suppress bacterial infection, which is the major risk factor for the occurrence of dental caries. Therefore, this biocompatible and biodegradable amelogenin-chitosan hydrogel shows promise as a biomaterial for the prevention, restoration, and treatment of defective enamel.

Development of Amelogenin-chitosan Hydrogel for In Vitro Enamel Regrowth with a Dense Interface

In this article, we describe a protocol for fabricating an amelogenin-chitosan hydrogel for superficial enamel reconstruction. Organized in situ growth of apatite crystals in the hydrogel formed a dense enamel-restoration interface, which will improve the effectiveness and durability of restorations.

פיתוח של Hydrogel Amelogenin-chitosan עבור<em&gt; במבחנה</em&gt; אמייל לצמיחה מחודשת עם ממשק צפוף

Biomimetic enamel reconstruction is a significant topic in material science and dentistry as a novel approach for the treatment of dental caries or ...

Eye Irritation Test (EIT) for Hazard Identification of Eye Irritating Chemicals using Reconstructed Human Cornea-like Epithelial (RhCE) Tissue Model

To comply with the Seventh Amendment to the EU Cosmetics Directive and EU REACH legislation, validated non-animal alternative methods for reliable and accurate assessment of ocular toxicity in man are needed. To address this need, we have developed an eye irritation test (EIT) which utilizes a three dimensional reconstructed human cornea-like epithelial (RhCE) tissue model that is based on normal human cells. The EIT is able to separate ocular&#160;irritants and corrosives (GHS Categories 1 and 2 combined) and those that do not require labeling (GHS No Category). The test utilizes two separate protocols, one designed for liquid chemicals and a second, similar protocol for solid test articles. The EIT prediction model uses a single exposure period (30 min for liquids, 6 hr for solids) and a single tissue viability cut-off (60.0% as determined by the MTT assay). Based on the results for 83 chemicals (44 liquids and 39 solids) EIT achieved 95.5/68.2/ and 81.8% sensitivity/specificity and accuracy (SS&#38;A) for liquids, 100.0/68.4/ and 84.6% SS&#38;A for solids, and 97.6/68.3/ and 83.1% for overall SS&#38;A. The EIT will contribute significantly to classifying the ocular irritation potential of a wide range of liquid and solid chemicals without the use of animals to meet regulatory testing requirements. The EpiOcular EIT method was implemented in 2015 into the OECD Test Guidelines as TG 492.

Eye Irritation Test EIT for Hazard Identification of Eye Irritating Chemicals using Reconstructed Human Cornea-like Epithelial RhCE Tissue Model

We have developed an eye irritation test which utilizes a three dimensional reconstructed human cornea-like epithelial (RhCE) tissue model. The test is able to discriminate between ocular irritant and corrosive materials (GHS Categories 1 and 2 combined) and those that do not require labeling (GHS No Category).

גירוי מבחן העין (EIT) לסיכוני זיהוי כימיקלים עיניים מעצבנים באמצעות אפיתל דגם רקמות כמו-קרנית משוחזר אדם (RHCE)

To comply with the Seventh Amendment to the EU Cosmetics Directive and EU REACH legislation, validated non-animal alternative methods for reliable and ...

In Vitro Model of Physiological and Pathological Blood Flow with Application to Investigations of Vascular Cell Remodeling

Vascular disease is a common cause of death within the United States. Herein, we present a method to examine the contribution of flow dynamics towards vascular disease pathologies. Unhealthy arteries often present with wall stiffening, scarring, or partial stenosis which may all affect fluid flow rates, and the magnitude of pulsatile flow, or pulsatility index. Replication of various flow conditions is the result of tuning a flow pressure damping chamber downstream of a blood pump. Introduction of air within a closed flow system allows for a compressible medium to absorb pulsatile pressure from the pump, and therefore vary the pulsatility index. The method described herein is simply reproduced, with highly controllable input, and easily measurable results. Some limitations are recreation of the complex physiological pulse waveform, which is only approximated by the system. Endothelial cells, smooth muscle cells, and fibroblasts are affected by the blood flow through the artery. The dynamic component of blood flow is determined by the cardiac output and arterial wall compliance. Vascular cell mechano-transduction of flow dynamics may trigger cytokine release and cross-talk between cell types within the artery. Co-culture of vascular cells is a more accurate picture reflecting cell-cell interaction on the blood vessel wall and vascular response to mechanical signaling. Contribution of flow dynamics, including the cell response to the dynamic and mean (or steady) components of flow, is therefore an important metric in determining disease pathology and treatment efficacy. Through introducing an in vitro co-culture model and pressure damping downstream of blood pump which produces simulated cardiac output, various arterial disease pathologies may be investigated.

In Vitro Model of Physiological and Pathological Blood Flow with Application to Investigations of Vascular Cell Remodeling

This protocol replicates physiological or pathological blood flow in vitro to aid in determining cell response in disease pathologies. By introducing a pressure damping chamber downstream of a blood pump, blood flow across the vasculature can be recapitulated and imposed on a monolayer of vascular endothelium or a mimetic co-culture.

במבחנה הדגם של פיזיולוגי ופתולוגיים זרימת דם עם בקשה לחקירות של שיפוץ תא דם

Vascular disease is a common cause of death within the United States. Herein, we present a method to examine the contribution of flow dynamics towards ...

An In Vitro Organ Culture Model of the Murine Intervertebral Disc

Intervertebral disc (IVD) degeneration is a significant contributor to low back pain. The IVD is a fibrocartilaginous joint that serves to transmit and dampen loads in the spine. The IVD consists of a proteoglycan-rich nucleus pulposus (NP) and a collagen-rich annulus fibrosis (AF) sandwiched by cartilaginous end-plates. Together with the adjacent vertebrae, the vertebrae-IVD structure forms a functional spine unit (FSU). These microstructures contain unique cell types as well as unique extracellular matrices. Whole organ culture of the FSU preserves the native extracellular matrix, cell differentiation phenotypes, and cellular-matrix interactions. Thus, organ culture techniques are particularly useful for investigating the complex biological mechanisms of the IVD. Here, we describe a high-throughput approach for culturing whole lumbar mouse FSUs that provides an ideal platform for studying disease mechanisms and therapies for the IVD. Furthermore, we describe several applications that utilize this organ culture method to conduct further studies including contrast-enhanced microCT imaging and three-dimensional high-resolution finite element modeling of the IVD.

An In Vitro Organ Culture Model of the Murine Intervertebral Disc

Whole organ culture of the intervertebral disc (IVD) preserves the native extracellular matrix, cell phenotypes, and cellular-matrix interactions. Here we describe an IVD culture system using mouse lumbar and caudal IVDs in their functional spinal units and several applications utilizing this system.

<em&gt; במבחנה</em&gt; דגם תרבות איברים של הדיסק הבין חולייתי Murine

Intervertebral disc (IVD) degeneration is a significant contributor to low back pain. The IVD is a fibrocartilaginous joint that serves to transmit and ...

Assembly and Tracking of Microbial Community Development within a Microwell Array Platform

The development of microbial communities depends on a combination of complex deterministic and stochastic factors that can dramatically alter the spatial distribution and activities of community members. We have developed a microwell array platform that can be used to rapidly assemble and track thousands of bacterial communities in parallel. This protocol highlights the utility of the platform and describes its use for optically monitoring the development of simple, two-member communities within an ensemble of arrays within the platform. This demonstration uses two mutants of Pseudomonas aeruginosa, part of a series of mutants developed to study Type VI secretion pathogenicity. Chromosomal inserts of either mCherry or GFP genes facilitate the constitutive expression of fluorescent proteins with distinct emission wavelengths that can be used to monitor community member abundance and location within each microwell. This protocol describes a detailed method for assembling mixtures of bacteria into the wells of the array and using time-lapse fluorescence imaging and quantitative image analysis to measure the relative growth of each member population over time. The seeding and assembly of the microwell platform, the imaging procedures necessary for the quantitative analysis of microbial communities within the array, and the methods that can be used to reveal interactions between microbial species area all discussed.

The development of microbial communities depends on a combination of factors, including environmental architecture, member abundance, traits, and interactions. This protocol describes a synthetic, microfabricated environment for the simultaneous tracking of thousands of communities contained in femtoliter wells, where key factors such as niche size and confinement can be approximated.

העצרת ומעקב אחר פיתוח הקהילה מיקרוביאלית בתוך פלטפורמת מערך Microell

The development of microbial communities depends on a combination of complex deterministic and stochastic factors that can dramatically alter the spatial ...

Development of an Electrochemical DNA Biosensor to Detect a Foodborne Pathogen

Vibrio parahaemolyticus (V. parahaemolyticus) is a common foodborne pathogen that contributes to a large proportion of public health problems globally, significantly affecting the rate of human mortality and morbidity. Conventional methods for the detection of V. parahaemolyticus such as culture-based methods, immunological assays, and molecular-based methods require complicated sample handling and are time-consuming, tedious, and costly. Recently, biosensors have proven to be a promising and comprehensive detection method with the advantages of fast detection, cost-effectiveness, and practicality. This research focuses on developing a rapid method of detecting V. parahaemolyticus with high selectivity and sensitivity using the principles of DNA hybridization. In the work, characterization of synthesized polylactic acid-stabilized gold nanoparticles (PLA-AuNPs) was achieved using X-ray Diffraction (XRD), Ultraviolet-visible Spectroscopy (UV-Vis), Transmission Electron Microscopy (TEM), Field-emission Scanning Electron Microscopy (FESEM), and Cyclic Voltammetry (CV). We also carried out further testing of stability, sensitivity, and reproducibility of the PLA-AuNPs. We found that the PLA-AuNPs formed a sound structure of stabilized nanoparticles in aqueous solution. We also observed that the sensitivity improved as a result of the smaller charge transfer resistance (Rct) value and an increase of active surface area (0.41 cm2). The development of our DNA biosensor was based on modification of a screen-printed carbon electrode (SPCE) with PLA-AuNPs and using methylene blue (MB) as the redox indicator. We assessed the immobilization and hybridization events by differential pulse voltammetry (DPV). We found that complementary, non-complementary, and mismatched oligonucleotides were specifically distinguished by the fabricated biosensor. It also showed reliably sensitive detection in cross-reactivity studies against various food-borne pathogens and in the identification of V. parahaemolyticus in fresh cockles.

A protocol for the development of an electrochemical DNA biosensor comprising a polylactic acid-stabilized, gold nanoparticles-modified, screen-printed carbon electrode to detect Vibrio parahaemolyticus is presented.

התפתחות ביוסנסור אלקטרוכימי דנ א כדי לזהות חיידק והקאה

Vibrio parahaemolyticus (V. parahaemolyticus) is a common foodborne pathogen that contributes to a large proportion of public health problems globally, ...

An Ultrahigh-throughput Microfluidic Platform for Single-cell Genome Sequencing

Sequencing technologies have undergone a paradigm shift from bulk to single-cell resolution in response to an evolving understanding of the role of cellular heterogeneity in biological systems. However, single-cell sequencing of large populations has been hampered by limitations in processing genomes for sequencing. In this paper, we describe a method for single-cell genome sequencing (SiC-seq) which uses droplet microfluidics to isolate, amplify, and barcode the genomes of single cells. Cell encapsulation in microgels allows the compartmentalized purification and tagmentation of DNA, while a microfluidic merger efficiently pairs each genome with a unique single-cell oligonucleotide barcode, allowing &gt;50,000 single cells to be sequenced per run. The sequencing data is demultiplexed by barcode, generating groups of reads originating from single cells. As a high-throughput and low-bias method of single-cell sequencing, SiC-seq will enable a broader range of genomic studies targeted at diverse cell populations.

Single-cell sequencing reveals genotypic heterogeneity in biological systems, but current technologies lack the throughput necessary for the deep profiling of community composition and function. Here, we describe a microfluidic workflow for sequencing &gt;50,000 single-cell genomes from diverse cell populations.

פלטפורמת Microfluidic על קוליים בתפוקה של רצף הגנום בתא יחיד

Sequencing technologies have undergone a paradigm shift from bulk to single-cell resolution in response to an evolving understanding of the role of ...

Rodent Behavioral Testing to Assess Functional Deficits Caused by Microelectrode Implantation in the Rat Motor Cortex

Medical devices implanted in the brain hold tremendous potential. As part of a Brain Machine Interface (BMI) system, intracortical microelectrodes demonstrate the ability to record action potentials from individual or small groups of neurons. Such recorded signals have successfully been used to allow patients to interface with or control&#160;computers, robotic limbs, and their own limbs. However, previous animal studies have shown that a microelectrode implantation in the brain not only damages the surrounding tissue but can also result in functional deficits. Here, we discuss a series of behavioral tests to quantify potential motor impairments following the implantation of intracortical microelectrodes into the motor cortex of a rat. The methods for open field grid, ladder crossing, and grip strength testing provide valuable information regarding the potential complications resulting from a microelectrode implantation. The results of the behavioral testing are correlated with endpoint histology, providing additional information on the pathological outcomes and impacts of this procedure on the adjacent tissue.

We have shown that a microelectrode implantation in the motor cortex of rats causes immediate and lasting motor deficits. The methods proposed herein outline a microelectrode implantation surgery and three rodent behavioral tasks to elucidate potential changes in the fine or gross motor function due to implantation-caused damage to the motor cortex.

מכרסם ההתנהגותי בוחן להערכת תפקודית גירעונות הנגרמת על ידי ההשרשה Microelectrode של קליפת המוח המוטורית עכברוש

Medical devices implanted in the brain hold tremendous potential. As part of a Brain Machine Interface (BMI) system, intracortical microelectrodes ...

Advanced 3D Liver Models for In vitro Genotoxicity Testing Following Long-Term Nanomaterial Exposure

Due to the rapid development and implementation of a diverse array of engineered nanomaterials (ENM), exposure to ENM is inevitable and the development of robust, predictive in vitro test systems is essential. Hepatic toxicology is key when considering ENM exposure, as the liver serves a vital role in metabolic homeostasis and detoxification as well as being a major site of ENM accumulation post exposure. Based upon this and the accepted understanding that 2D hepatocyte models do not accurately mimic the complexities of intricate multi-cellular interactions and metabolic activity observed in vivo, there is a greater focus on the development of physiologically relevant 3D liver models tailored for ENM hazard assessment purposes in vitro. In line with the principles of the 3Rs to replace, reduce and refine animal experimentation, a 3D HepG2 cell-line based liver model has been developed, which is a user friendly, cost effective system that can support both extended and repeated ENM exposure regimes (&#8804;14 days). These spheroid models (&#8805;500 &#181;m in diameter) retain their proliferative capacity (i.e., dividing cell models) allowing them to be coupled with the &#8216;gold standard&#8217; micronucleus assay to effectively assess genotoxicity in vitro. Their ability to report on a range of toxicological endpoints (e.g., liver function, (pro-)inflammatory response, cytotoxicity and genotoxicity) has been characterized using several ENMs across both acute (24 h) and long-term (120 h) exposure regimes. This 3D in vitro hepatic model has the capacity to be utilized for evaluating more realistic ENM exposures, thereby providing a future in vitro approach to better support ENM hazard assessment in a routine and easily accessible manner.

This procedure was established to be used for developing advanced 3D hepatic cultures in vitro, which can provide a more physiologically relevant assessment of the genotoxic hazards associated with nanomaterial exposures over both an acute or long-term, repeated dose regimes.

דגמי כבד תלת-ממדיים מתקדמים לבדיקות גנוטוקסיות במבחנה בעקבות חשיפה ננו-חומרית לטווח ארוך

Due to the rapid development and implementation of a diverse array of engineered nanomaterials (ENM), exposure to ENM is inevitable and the development of ...