Gli autori vorrebbero riconoscere la nostra fonte di finanziamento NSERC 20/20 di rete per lo sviluppo della avanzati oftalmici materiali.

Tutti gli esperimenti sono stati eseguiti in conformità e il rispetto di tutti gli orientamenti pertinenti delineate dalla University of Waterloo del comitato etico ricerca sugli animali. Gli occhi bovini sono generosamente donati da un mattatoio locale. 1. Modello Eye <ol><li> Progettazione e produzione di stampi 13 <ol><li> Progettare modelli occhio secondo le dimensioni medie fisiologiche di occhi umani adulti. 13 </li><li> Lasciare uno spazio di 250 micron tra il bulbo oculare ed i pezzi palpebra del modello dell&#39;occhio. Progettare i rispettivi stampi usando software per computer-aided design (CAD). </li><li> Creare un nuovo file o di un file .cad .sldprt con AutoCAD o SolidWorks. Creazione di modelli 3D del globo oculare / palpebra umana. Creare stampi dei modelli e salvare gli stampi come file .stl. </li><li> Importare file .stl in software per la stampante 3D (ad esempio, per makeware replicator2). Specificare i parametri di stampa (posizione, essenzialità, la scala, l&#39;orientamento, la scorrevolezza, ecc </em&gt;) 13. </li><li> Salvare il file come file di G-code per stampanti 3D a leggere. Selezionare i materiali come il PLA (acido polilattico), ABS (acrilonitrile butadiene stirene), PC (policarbonato), o una loro combinazione, per stampare gli stampi 13. </li><li> Installare filamento desiderato del materiale di scelta. Importare il file G-code nella stampante 3D da leggere. Stampa lo stampo. NOTA: In alternativa, produrre stampi oculari utilizzando un computer controllato numerico (CNC) della macchina, se una superficie più liscia sul modello dell&#39;occhio è desiderato. Per la produzione di stampi CNC, materiali per stampi non si limitano più alla plastica termici, ma si estendono a metallo, ceramica e polimeri resistivi, come politetrafluoroetilene. </li><li> Aprire l&#39;interfaccia software CNC che è collegato ad un trapano taglio. Costruire stampi 3D in base alla parte anteriore, superiore, laterale e viste prospettiche degli stampi modello bulbo oculare / palpebra precedentemente costruite in interfaccia software di controllo. Selezionare i parametri appropriati per lalavorazione (formato bit, materiale del substrato, spessore del materiale) e procedere al taglio dello stampo. </li></ol></li><li> Sintesi di Oculari Uso PDMS <ol><li> Utilizzando una siringa, misurare 10 ml volume di PDMS (polidimetilsilossano) base e riempire in una provetta da centrifuga 15-50 ml. Aggiungere 10% w / v della soluzione di elastomero in peso totale di PDMS. Con una bacchetta, mescolare bene le soluzioni. </li><li> Versare la soluzione PDMS nel bulbo oculare e la palpebra stampi. Lasciare le PDMS a stabilirsi a RT O / N (o per almeno 12 ore) per avviare la polimerizzazione e per consentire bolle per sciogliere fuori del polimero. NOTA: assicuratevi che non vi siano bolle rimaste nel PDMS che potrebbe salire o espandere. </li><li> Successivamente, mettere gli stampi in forno a 75 ° C (167 ° F) per 1 ora o 150 ° C (302 ° F) per 5 min. Per un gel morbido, lasciare che i PDMS siedono a temperatura ambiente per almeno 48 ore per polimerizzare completamente. </li><li> Mettere i campioni in un congelatore per alcuni minuti; questo si ridurrà le PDMS e semplificarela rimozione dei campioni dagli stampi. Estrarre i oculari dagli stampi usando una spatola sottile. </li><li> Per la consegna della soluzione nello spazio tra il bulbo oculare e pezzi palpebra, collegare un tubo di politetrafluoroetilene 1/16 &quot;x 1/8&quot; con un connettore tubo accoppiatore uguale gamba 1/16 &quot;e fissarlo al pezzo palpebra al foro tubazione . </li></ol></li><li> Sintesi del bulbo oculare brano nel formato Agarosio NOTA: Il pezzo bulbo oculare può essere sintetizzato utilizzando altri polimeri quali agarosio. La seguente procedura può anche essere modificato per produrre oculari da una varietà di tipi di agar, come PDA (patata destrosio agar) o SDA (Sabouraud Dextrose agar). <ol><li> Per produrre un gel 2% (2 g / 100 ml), misura 2 g di agarosio e mescolare con 100 ml di acqua ultrapura. Portare la soluzione ad ebollizione (100 ° C) in modo che l&#39;agarosio si scioglie completamente. Lasciate che la soluzione raffreddare per 5 min. </li><li> Versare la soluzione nello stampo bulbo oculare e lasciare che la soluzione si raffreddi per 30 minuti a temperatura ambiente. Togliere i pezzi bulbo oculare con una spatola. Conservare l&#39;agar bulbo oculare in un -20 ° C freezer per un uso successivo. Per gli studi di microbiologia, sterilizzare gli stampi bulbo oculare in autoclave e / o UV-irradiazione. </li></ol></li><li> Incorporazione di bovino Cornea su PDMS Eyeball NOTA:. Questo protocollo è stato adattato da Parekh et al 14 <ol><li> Eseguire la dissezione e incorporazione delle cornee bovini in condizioni sterili sotto una cappa a flusso laminare. Acquisire gli occhi e sezionare lo stesso giorno. </li><li> Ruotare la cappa a flusso su per 10 minuti prima dell&#39;uso e sanificare con il 70% di alcol etanolo. Assicurarsi che tutti i materiali e gli strumenti sono sterili in autoclave a 273 ° F / 133 ° C per 45 minuti, e posizionati non meno di 4 pollici dall&#39;ingresso cappa a flusso. </li><li> Immergere l&#39;occhio bovina in un becher contenente una soluzione di iodio-povidone diluito per 2 min. Lavare l&#39;occhio in un bicchiere contenente tampone fosfato (PBS) pH 7.4. Uso di pinze posto delicatamente l&#39;occhio su una capsula di Petri di vetro, corneale a faccia in su. </li><li> Rimuovere il muscolo e tessuto adiposo in eccesso tagliando in corrispondenza dei punti di fissaggio sclerali con le forbici fine scollamento. Smaltire il tessuto in eccesso in un bicchiere sterile designato per rifiuti di origine animale. </li><li> Utilizzando micro-forbici, rimuovere la congiuntiva dall&#39;occhio. Avvolgere l&#39;occhio con garza sterile, mantenendo una distanza di almeno 1 cm dal limbo. </li><li> Usando un bisturi, incidere la sclera circa 2 mm dalla regione limbus e superficialmente in modo da evitare la penetrazione della coroide sottostante e corpo vitreo. estendere con attenzione l&#39;incisione di 360 ° con un bisturi o forbici dissezione senza deformare la cornea dalla sua curvatura naturale. </li><li> Con pinza sottile, rimuovere la cornea dall&#39;occhio. Utilizzando pinze, rimuovere con attenzione qualsiasi tessuto uveale aderente e risciacquare cornea con PBS. </li><li> Conservare la cornea a 31ºC in un contenitore sterile con la culturamedio (come ad esempio Medium 199) contenente 3% siero fetale bovino per mantenere l&#39;umidità dei tessuti e nutrimento delle cellule. </li><li> Prima della sperimentazione, riposare la cornea asportata sul bulbo oculare PDMS, e fissare i due pezzi insieme con una clip-on specializzato. </li></ol></li></ol> 2. Blink-piattaforma <ol><li> Progettazione e produzione della Blink-platform NOTA: Il lampeggio piattaforma si compone di tre parti funzionali: modello dell&#39;occhio (descritto nella sezione 1), sistema di ingranaggi e sistema elettronico. <ol><li> Progettazione e produzione della piattaforma di batter l&#39;utilizzo di CAD e stampa 3D, simile a quella descritta per il modello oculare (punto 1.1). Progettare il sistema di ingranaggi in modo tale che traduce semplice rotazione dei motori nei movimenti laterali e rotativi delle oculari. 15 </li><li> Utilizzando il pignone e ingranaggio, tradurre moto di rotazione di un motore passo-passo nel movimento laterale di un pignone, che è collegato ai pezzi palpebra. </li><li> Usando ilsistema di ingranaggi coniugato, amplificare un moto di rotazione da un motore passo-passo in tre (o più) dei moti rotatori per tre diversi pezzi bulbo oculare. </li><li> Allineare i due sistemi di ingranaggi, uno per la palpebra e uno per bulbo oculare, in modo che la distanza tra i due sono costanti. Assemblare il sistema elettronico con un microcontrollore, scudo motore, e due motori. NOTA: utilizzare due motori passo-passo per fornire i motori di rotazione, che si traduce dal sistema di ingranaggi in un movimento lampeggiante. </li><li> Collegare i due motori passo-passo con un sistema costituito da un scudo motore impilati sul microcontrollore. Collegare e configurare i componenti elettronici a lavorare con i prodotti software open source. </li><li> Programmare il sistema per controllare i parametri del motore quali giri al minuto (RPM), numero di round in avanti, il numero di giri a rovescio, e lo stile di svolta. NOTA: fare riferimento al &quot;file di codice Arduino&quot; supplementare per i dettagli. </li><li> Scaricare il software di sistema dal masito nufacturers &#39;. </li><li> Installare il software e aprirlo. Scrivere il codice per il controllo di motori passo passo nella configurazione desiderata. Collegare il sistema con una sorgente per alimentare il sistema elettronico in modo che i motori si muovono nella maniera desiderata come definito dal ricercatore. NOTA: fare riferimento al &quot;file di codice Arduino&quot; supplementare. </li></ol></li><li> Montaggio con microfluidica (Artificial strappo Solution) <ol><li> Prendere il bulbo oculare sintetizzato e pezzi delle palpebre e li scivolare sui loro corrispondenti clip-on per il modello dell&#39;occhio. Collegare il tubo che si unisce con una siringa e posizionato sulla pompa microfluidica con il pezzo palpebra (sezione 1.2.5). Prova di funzionamento la piattaforma e verificare per il movimento costante. </li><li> Primo il tubo e verificare la presenza di un flusso costante di soluzione di lacrime artificiali (ATS). La ricetta per ATS è stato riportato in precedenza. 16 </li><li> spostare manualmente le parti eye-modello insieme in piano, in modo che il bulbo oculare e l&#39;occhiocoperchio sono in contatto. Impostare la portata della pompa microfluidi ai valori desiderati. Impostare portate fisiologici a 1-1,5 ml / min. 17 </li><li> Avviare la pompa e gli attuatori per iniziare esperimento. Per gli esperimenti di consegna della droga, posizionare la lente a contatto farmaci contenenti sul pezzo bulbo oculare. </li><li> Lasciare che il fluido flusso continuo a goccia a goccia in 12-pozzetti. Ad intervalli di tempo stabiliti desiderati, quantificare la concentrazione dell&#39;analita o di droga utilizzando metodi di rilevamento comuni come la spettroscopia UV-Vis o fluorescenza. 1,4,18 </li><li> Per gli studi che valutano la deposizione di componenti lacrimali su lenti a contatto, posizionare la lente a contatto sul pezzo &quot;bulbo oculare&quot;. Raccogliere il fluido a flusso continuo, che può essere scartata. </li><li> Dopo gli intervalli di tempo desiderati, rimuovere la lente a contatto dal pezzo bulbo oculare e preparare la lente per ulteriore analisi come la microscopia confocale. </li></ol></li></ol>

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</ol>

Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Ci sono tre fasi critiche all&#39;interno del protocollo che richiedono particolare attenzione: la progettazione e produzione di stampi (punto 1.1), il montaggio piattaforma (sezione 2.2.1-2.2.3), e monitorare il percorso sperimentale (sezione 2.2.4-2.2.7 ). In termini di progettazione e produzione di stampi (sezione 1.1), il pezzo bulbo oculare dovrebbe essere progettato in funzione delle dimensioni di una cornea umana. Tuttavia, può richiedere più prototipi dello stampo prima che un pezzo bulbo oculare può essere c...

Due significative aree di interesse all&#39;interno dell&#39;arena di lenti a contatto (CL) comprendono il disagio e lo sviluppo di applicazioni innovative CL. Chiarire i meccanismi alla base CL disagio è un problema che ha eluso il campo per decenni. 8 Lo sviluppo del romanzo, CL funzionali, come i dispositivi di consegna di droga 1,3,9 e biosensori, 10-12 è un&#39;area di crescente interesse, con i mercati potenziali sostanziali. In entrambi i casi, un sofisticato modello in vitro potrebbe fornire informazioni utili per aiutare con la selezione appropriata materiali per lenti o caratteristiche di progettazione durante la fase di sviluppo. Purtroppo, corrente in modelli in vitro per la valutazione CL e altre applicazioni relative oculari sono relativamente grezzo e sofisticato. Tradizionalmente, studi in vitro CL valutare la deposizione di film lacrimale o la consegna di droga sono eseguite in, grandi fiale di volume statiche contenenti un volume di fluido fisso, che Greasupera tly quantità fisiologiche. Inoltre, questo semplice modello manca il componente flusso lacrimale naturale e il riflesso lampeggiante, entrambi i quali sono definendo fattori dell&#39;ambiente oculare. Lo sviluppo di un fisiologicamente rilevanti &quot;modello&quot; sofisticato, occhio richiederà un approccio multi-disciplinare e richiedono sostanziale validazione vivo. Per queste ragioni, il quadro fondamentale per il nostro modello in vitro occhio è altamente versatile, tale che il modello può essere continuamente migliorata attraverso aggiornamenti e modulazioni futuri. Fino ad oggi, il modello è in grado di simulare volume lacrimale, lacrimazione, usura meccanica e l&#39;esposizione all&#39;aria. Lo scopo è quello di creare un modello in vitro che fornirà risultati significativi, che è predittiva e gratuito per in vivo ed ex vivo osservazioni.

<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.

Gli stampi occhio sintetizzati ottenute dalla officina e dalla stampa 3-D sono riportati nella Figura 1. Questi stampi possono essere utilizzati con una varietà di polimeri, come PDMS e agarosio, per produrre oculari con le proprietà desiderate. L&#39;assemblaggio cenno della piattaforma modello occhio con una pompa a siringa microfluidica è mostrato in Figura 2. La piattaforma simula usura meccanica tramite la rotazione del pezzo bulbo oculare, e l&#...

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Development of an In Vitro Ocular Platform to Test Contact Lenses

I modelli attuali in vitro per valutare le lenti a contatto (CLS) e altre applicazioni oculari legate sono molto limitate. La piattaforma oculare presentato simula il flusso fisiologico lacrimale, volume lacrimale, l&#39;esposizione all&#39;aria e l&#39;usura meccanica. Questo sistema è molto versatile e può essere applicato a varie analisi in vitro con CL.

Sviluppo di un<em&gt; In Vitro</em&gt; Oculare piattaforma per testare Lenti a contatto

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

10.6K Views.  University of Waterloo.  I modelli attuali in vitro per valutare le lenti a contatto (CLS) e altre applicazioni oculari legate sono molto limitate. La piattaforma oculare presentato simula il flusso fisiologico lacrimale, volume lacrimale, l'esposizione all'aria e l'usura meccanica. Questo sistema è molto versatile e può essere applicato a varie analisi in vitro con CL. 

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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.

Piattaforme microfabbricazione per coltura cellulare meccanicamente dinamica

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

Ricerca

Bioingegneria

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.

Istituzione di un clinicamente rilevanti<em&gt; Ex Vivo</em&gt; Mock chirurgia della cataratta modello per indagare epiteliale Wound Repair in un microambiente Native

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

Biologia dello sviluppo

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.

Sintesi degli elastomeri molli polisilossano-urea per applicazione di lente intraoculare

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

Chimica

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.

Piattaforma di coltura d'organo del segmento anteriore per il monitoraggio delle lesioni Open Globe e delle prestazioni terapeutiche

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 ...

Caratterizzazione biomeccanica del cristallino oculare suino con compressione automatizzata

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.

Autore in primo piano: Migliorare la comprensione dei cambiamenti di rigidità delle lenti legati all'età 

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

Test di compressione automatizzato della lente oculare

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).

Sviluppo di un modello sperimentale non invasivo e assistito dal laser della perdita di cellule endoteliali corneale

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.

Microfabbricazione di ottiche impiantabili integrate in una finestra di imaging microstrutturato per l'imaging avanzato in vivo

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

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

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

<meta charset="utf8"></head><body>Sistema di coltura d'organo per la valutazione della tossicità del trattamento intraoculare Eccipienti e prodotti farmaceutici

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

Sistema di coltura d'organo per la valutazione della tossicità del trattamento intraoculare Eccipienti e prodotti farmaceutici

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

Sviluppo di un

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Test di compressione automatizzato della lente oculare

Test di compressione automatizzato della lente oculare

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Sistema di coltura d'organo per la valutazione della tossicità del trattamento intraoculare Eccipienti e prodotti farmaceutici