Name: development of an in vitro ocular platform to test contact lenses
Uploaded: 2016-04-06T15:00:00.000+00:00
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Los autores desean reconocer nuestra fuente de financiación CRSNG 20/20 Red para el Desarrollo de Materiales Avanzados oftálmicos.

Todos los experimentos se realizaron de acuerdo y cumpliendo con todas las directrices pertinentes señalados por la Universidad de Waterloo comité de ética de la investigación con animales. Los ojos bovinos son donados generosamente de un matadero local. 1. Modelo de ojos <ol><li> Diseño y producción de moldes 13 <ol><li> Diseño de los modelos de ojo de acuerdo con las dimensiones fisiológicas promedio de los ojos humanos adultos. 13 </li><li> Deje un espacio de 250 m entre el globo ocular y el párpado las piezas del modelo de ojo. Diseñar los moldes respectivos utilizando el software de diseño (CAD) asistido por ordenador. </li><li> Crear nuevo archivo o archivo .cad .sldprt con AutoCAD o SolidWorks. Crear modelos 3D del globo ocular / párpado humano. Crear moldes de los modelos y guardar los moldes como archivos .stl. </li><li> Importar archivos .stl en el software de la impresora 3D (por ejemplo, para makeware replicator2). Especificar parámetros de la impresión (ubicación, poca densidad, escala, orientación, suavidad, etc. </em&gt;) 13. </li><li> Guarde el archivo como archivo de código G para las impresoras 3D para leer. Seleccionar materiales tales como PLA (ácido poliláctico), ABS (acrilonitrilo butadieno estireno), PC (policarbonato), o una combinación de los mismos, para imprimir los moldes 13. </li><li> Instalar filamento deseada del material de elección. Importe el archivo de código G en la impresora 3D para leer. Imprimir el molde. NOTA: Como alternativa, producir los moldes de los ojos utilizando un numérico por computadora (CNC) de la máquina controlada, si se desea una superficie más lisa en el modelo de ojo. Para la producción de moldes CNC, los materiales para moldes ya no se limitan a los plásticos térmicos, sino que se extienden a metal, cerámica, y polímeros químicamente resistentes tal como politetrafluoroetileno. </li><li> Abra la interfaz de software CNC que está conectado a un taladro de corte. La construcción de moldes en 3D de acuerdo con la parte frontal, superior, lateral y vistas en perspectiva de los moldes modelo globo ocular / párpado construidos previamente en la interfaz del software de control. Seleccione los parámetros adecuados para lamecanizado (tamaño de la broca, material de sustrato, el espesor del material) y proceder a cortar el molde. </li></ol></li><li> Síntesis de Oculares Uso de PDMS <ol><li> Usando una jeringa, mida 10 ml de volumen de PDMS base (polidimetilsiloxano) y llenarlo en un tubo de centrífuga de 15-50 ml. Añadir 10% w / v de la solución de elastómero en peso total de PDMS. Usando una varilla de agitación, mezclar bien las soluciones. </li><li> Se vierte la solución de PDMS en los moldes del globo ocular y el párpado. Permitir que el PDMS se asienten a TA S / N (o por lo menos durante 12 horas) para iniciar la polimerización y para permitir que las burbujas se disuelven fuera del polímero. NOTA: Asegúrese de que no hay burbujas que quedan en el PDMS que podrían aumentar o ampliar. </li><li> Posteriormente, colocar los moldes en un horno de 75 ° C (167 ° F) durante 1 hora, o 150 ° C (302 ° F) durante 5 min. Para un gel suave, permiten el PDMS se sientan a temperatura ambiente durante al menos 48 horas para polimerizar por completo. </li><li> Poner las muestras en un congelador durante unos minutos; esto va a reducir el tamaño de PDMS y simplificarla eliminación de las muestras de los moldes. Extraer los oculares de los moldes utilizando una espátula fina. </li><li> Para la entrega de la solución en el espacio entre el globo ocular y el párpado piezas, conectar un tubo de politetrafluoroetileno 1/16 &quot;x 1/8&quot; con un conector de tubo acoplador igual pierna 1/16 &quot;y adjuntarlo a la pieza del párpado en el agujero de la tubería . </li></ol></li><li> Síntesis del globo del ojo de pieza utilizando agarosa NOTA: La pieza globo ocular se puede sintetizar utilizando otros polímeros tales como agarosa. El siguiente procedimiento también puede ser modificado para producir piezas de ojo de una variedad de tipos de agar, tales como PDA (patata dextrosa agar) o SDA (Sabouraud dextrosa agar). <ol><li> Para producir un gel 2% (2 g / 100 ml), medida 2 g de agarosa y se mezcla con 100 ml de agua ultrapura. Se lleva la solución a ebullición (100 ºC) tal que la agarosa se disuelva completamente. Deje que la solución se enfríe durante 5 min. </li><li> Verter la solución en el molde globo ocular y permita que la solución se enfríe durante 30 min a TA. Retire las piezas del globo ocular con una espátula. Almacenar el agar globo ocular en un -20 ° C congelador para su uso posterior. Para los estudios de microbiología, esterilizar los moldes globo del ojo por tratamiento en autoclave y / o UV-irradiación. </li></ol></li><li> La incorporación de bovino Córnea en PDMS del globo del ojo NOTA:. Este protocolo ha sido adaptado de Parekh et al 14 <ol><li> Realizar la disección y la incorporación de las córneas de bovino en condiciones estériles en una campana de flujo laminar. Adquirir los ojos y diseccionar ellos en el mismo día. </li><li> Girar la campana de flujo por 10 min antes de su uso y desinfectar con alcohol etanol 70%. Asegúrese de que todos los materiales e instrumentos son estériles en autoclave a 273 ° F / 133 ° C durante 45 minutos, y se posicionan no menos de 4 pulgadas de la campana de flujo de entrada. </li><li> Sumergir el ojo bovina en un vaso de precipitados que contiene una solución de povidona yodada diluida para 2 min. Enjuague el ojo en un vaso de precipitados que contiene solución salina tamponada con fosfato (PBS) pH 7,4. Utilizando unas pinzas colocan suavemente el ojo en una placa de Petri de vidrio, la cara de la córnea hacia arriba. </li><li> Eliminar el exceso de músculo y tejido graso por el corte en los puntos de fijación escleral con tijeras de disección extremo romo. Desechar el exceso de tejido en un vaso estéril designada por los residuos animales. </li><li> El uso de micro-tijeras, retirar la conjuntiva del ojo. Envolver el ojo con una gasa estéril, manteniendo una distancia de al menos 1 cm desde el limbo. </li><li> El uso de un escalpelo, incisión de la esclerótica de aproximadamente 2 mm de la región de limbo y superficialmente con el fin de evitar la penetración de la coroides subyacente y el cuerpo vítreo. Extienda cuidadosamente la incisión de 360 ​​° con un bisturí o unas tijeras de disección sin deformar la córnea de su curvatura natural. </li><li> Con unas pinzas finas, eliminar la córnea del ojo. Con unas pinzas, retire con cuidado cualquier tejido uveal adherirse córnea y enjuague con PBS. </li><li> Almacenar la córnea a 31ºC en un recipiente estéril con la culturamedio (tal como el medio 199) que contiene 3% de suero bovino fetal para mantener la humedad del tejido y la nutrición celular. </li><li> Antes de la experimentación, descansar la córnea extirpada en el globo ocular PDMS, y la abrazadera de las dos piezas juntas con un clip especializada. </li></ol></li></ol> 2. Blink-plataforma <ol><li> Diseño y Producción de la Blink-plataforma NOTA: El parpadeo de la plataforma se compone de tres partes funcionales: modelo de ojo (descrito en el apartado 1), sistema de engranajes, y el sistema electrónico. <ol><li> Diseño y fabricación de la plataforma usando un abrir y cerrar de CAD y la impresión en 3D, de forma similar a la descrita en el modelo de ojo (sección 1.1). Diseñar el sistema de engranajes de tal manera que se traduce simple rotación de los motores en los movimientos laterales y de rotación de los oculares. 15 </li><li> Usando el piñón y el mecanismo de engranaje, traducir el movimiento de rotación de un motor paso a paso en el movimiento lateral de un piñón, que está conectado a las piezas de los párpados. </li><li> Utilizando elsistema de engranaje conjugado, amplificar un movimiento de rotación de un motor paso a paso en tres (o más) movimientos de rotación de tres piezas diferentes del globo ocular. </li><li> Alinear los dos sistemas de engranajes, uno para el párpado y uno para globo ocular, de modo que la distancia entre los dos son constantes. Montar el sistema electrónico con un microcontrolador, el blindaje del motor, y dos motores. NOTA: Utiliza dos motores paso a paso para proporcionar los motores de rotación, lo que se traduce por el sistema de engranajes en un movimiento intermitente. </li><li> Conectar los dos motores paso a paso con un sistema que consiste en un protector del motor de apilado en el microcontrolador. Conectar y configurar los componentes electrónicos para trabajar con productos de software de código abierto. </li><li> Programar el sistema para controlar los parámetros del motor tales como disparos por minuto (RPM), el número de rondas hacia adelante, hacia atrás número de rondas, y el estilo de girar. NOTA: Consulte el &quot;archivo de código Arduino&quot; suplementaria para los detalles. </li><li> Descargar el software del sistema de la mafabrican- página web. </li><li> Instalar el software y abrirlo. Escribir el código para el control de motores paso a paso en la configuración deseada. Conectar el sistema con una fuente para alimentar el sistema electrónico, de modo que los motores se mueven en la forma deseada tal como se define por el investigador. NOTA: Consulte el &quot;archivo de código Arduino&quot; complementario. </li></ol></li><li> Asamblea con la microfluídica (solución de lágrimas artificiales) <ol><li> Tome el globo ocular sintetizado y piezas del párpado y el deslizamiento en sus correspondientes clip-ons para el ojo-modelo. Conectar el tubo que se une con una jeringa y se coloca en la bomba de microfluidos con la pieza de párpados (sección 1.2.5). Prueba de funcionamiento de la plataforma y comprobar si hay movimiento constante. </li><li> El primer tubo y comprobar si hay un flujo constante de solución de lágrimas artificiales (ATS). La receta para el ATS se ha informado anteriormente. 16 </li><li> mover manualmente las partes del ojo-modelo juntos en un nivel plano, de manera que el globo ocular y el ojotapa están en contacto. Ajuste el caudal de la bomba de microfluidos a los valores deseados. Fijar las tasas de flujo fisiológico de 1-1,5 l / min. 17 </li><li> Arrancar la bomba y los actuadores para comenzar el experimento. Para los experimentos de liberación de fármacos, colocar la lente de contacto que contiene el fármaco en la pieza globo ocular. </li><li> Deje que el flujo de fluido a través de goteo en una placa de 12 pocillos. En los intervalos de tiempo de ajuste deseado, cuantificar la concentración de analito o fármaco usando métodos de detección comunes, tales como espectroscopía de UV-Vis o fluorescencia. 1,4,18 </li><li> Para los estudios que evalúan la deposición de componentes de la lágrima en lentes de contacto, coloque la lente de contacto en la pieza &quot;a ojo&quot;. Recoger el fluido de flujo a través, que puede ser desechado. </li><li> Después de los intervalos de tiempo deseados, retirar la lente de contacto de la pieza de globo ocular y preparar la lente para su posterior análisis como la microscopía confocal. </li></ol></li></ol>

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	<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. 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Los autores no tienen nada que revelar.

Hay tres pasos críticos dentro del protocolo que requieren una atención especial: diseño y producción de moldes (sección 1.1), conjunto de plataforma (sección 2.2.1-2.2.3), y el seguimiento de la ejecución experimental (sección 2.2.4-2.2.7 ). En términos del diseño y la producción de moldes (sección 1.1), la pieza de globo ocular debe ser diseñado de acuerdo con las dimensiones de una córnea humana. Sin embargo, se puede requerir múltiples prototipos del molde antes de una pieza globo ocular puede ser cre...

Dos importantes áreas de interés dentro de la arena de lentes de contacto (CL) incluyen malestar y el desarrollo de nuevas aplicaciones CL. Elucidar los mecanismos subyacentes CL malestar es un tema que ha eludido el campo durante décadas. 8 El desarrollo de la novela, CL funcionales, tales como dispositivos de liberación de fármacos 1,3,9 y biosensores, 10-12 es un área de creciente interés, con los mercados potenciales sustanciales. En ambas circunstancias, un sofisticado modelo in vitro podría proporcionar información relevante para ayudar en la selección de materiales de lentes o características de diseño apropiado durante la fase de desarrollo. Por desgracia, la corriente en modelos in vitro para la evaluación de las NFT y otras aplicaciones relacionadas con el ojo son relativamente crudo y poco sofisticado. Tradicionalmente, se llevan a cabo en los estudios in vitro que evalúan CL deposición de la película lagrimal o la administración de fármacos en viales de volumen estáticas, grandes que contienen un volumen de fluido fijo, que GREAtly excede cantidades fisiológicas. Además, este modelo simple no tiene la componente de flujo de lágrima natural y el reflejo del parpadeo, ambos de los cuales son la definición de factores del entorno ocular. El desarrollo de un &quot;modelo&quot; sofisticado, fisiológicamente relevante ojo requerirá un enfoque multidisciplinar y requieren sustancial en la validación in vivo. Por estas razones, el marco fundamental para nuestro modelo de ojo in vitro es altamente versátil, de tal manera que el modelo puede ser mejorado continuamente a través de las actualizaciones futuras y modulaciones. Hasta la fecha, el modelo es capaz de simular el volumen de lágrimas, el flujo de lágrimas, desgaste mecánico y la exposición al aire. El objetivo es crear un modelo in vitro que proporcionará resultados significativos, que es predictivo y conexión a in vivo y ex vivo observaciones.

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

development of an in vitro ocular platform to test contact lenses

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

Los moldes ojo sintetizados obtenidos a partir de la tienda de la máquina y de la impresión 3-D se muestran en la Figura 1. Estos moldes se pueden utilizar con una variedad de polímeros, tales como PDMS y agarosa, para producir los oculares con las propiedades deseadas. El conjunto de señas de la plataforma de modelo de ojo con una bomba de jeringa de microfluidos se muestra en la Figura 2. La plataforma simula el desgaste mecánico a través de la r...

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Development of an In Vitro Ocular Platform to Test Contact Lenses

Los modelos actuales in vitro para la evaluación de las lentes de contacto (CLS) y otras aplicaciones relacionadas con el ojo son muy limitadas. La plataforma ocular presentado simula fisiológica flujo lagrimal, volumen de lágrimas, la exposición al aire y el desgaste mecánico. Este sistema es muy versátil y se puede aplicar a diversos análisis in vitro con CLS.

Desarrollo de una<em&gt; In Vitro</em&gt; Plataforma ocular para probar las lentes de contacto

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

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Research

JoVE Journal

Bioengineering

Development of an In Vitro Ocular Platform to Test Contact Lenses

10.5K vistas.  University of Waterloo.  Los modelos actuales in vitro para la evaluación de las lentes de contacto (CLS) y otras aplicaciones relacionadas con el ojo son muy limitadas. La plataforma ocular presentado simula fisiológica flujo lagrimal, volumen de lágrimas, la exposición al aire y el desgaste mecánico. Este sistema es muy versátil y se puede aplicar a diversos análisis in vitro con CLS. 

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Microfabricated Platforms for Mechanically Dynamic Cell Culture

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

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

Plataformas microfabricated para el cultivo celular mecánico dinámico

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

Investigación

Bioingeniería

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

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

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

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

Establecimiento de un punto de vista clínico relevante<em&gt; Ex Vivo</em&gt; Catarata Mock Modelo de Cirugía en Investigando epitelial reparación de heridas en un microambiente Nativo

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

Biología del Desarrollo

Synthesis of Soft Polysiloxane-urea Elastomers for Intraocular Lens Application

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

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

Síntesis de elastómeros suaves de polisiloxano-urea para aplicación de Lente Intraocular

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

Química

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

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

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

Plataforma de cultivo de órganos del segmento anterior para el seguimiento de lesiones de globo abierto y rendimiento terapéutico

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

Caracterización Biomecánica de Lente Ocular Porcina con Compresión Automatizada

Automated Compression Testing of the Ocular Lens

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

Autor destacado: Avanzando en la comprensión de los cambios en la rigidez del cristalino relacionados con la edad 

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

Prueba de compresión automatizada de la lente ocular

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

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

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

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

Desarrollo de un Modelo Experimental No Invasivo, Asistido por Láser de Pérdida Celular Endotelial Corneal

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

Medicina

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

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

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

Microfabricación de ópticas implantables integradas en una ventana de imagen microestructurada para la obtención de imágenes in vivo avanzadas

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

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

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

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

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

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Plataformas microfabricated para el cultivo celular mecánico dinámico

Establecimiento de un punto de vista clínico relevante

Síntesis de elastómeros suaves de polisiloxano-urea para aplicación de Lente Intraocular

Plataforma de cultivo de órganos del segmento anterior para el seguimiento de lesiones de globo abierto y rendimiento terapéutico

Prueba de compresión automatizada de la lente ocular

Prueba de compresión automatizada de la lente ocular

Prueba de compresión automatizada de la lente ocular

Desarrollo de un Modelo Experimental No Invasivo, Asistido por Láser de Pérdida Celular Endotelial Corneal

Microfabricación de ópticas implantables integradas en una ventana de imagen microestructurada para la obtención de imágenes in vivo avanzadas

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