Следующие протоколы принимаются под университета штата Мэриленд институциональный уход животных и использование Комитета, а также институциональных Наблюдательный Совет. Протоколы следовать федеральные, государственные и местные стандарты и руководящие принципы изложены в политике университета штата Мэриленд по биобезопасности.
1. препарирование глаз образца
<ol><li>
Получение выборки глаз из местного банка бойни или ткани. Если получен весь глаз глобус, немедленно извлечь объектива, прилагаемый микрозонах и стекловидного тела. Примечание: Конкретные детали, описанные ниже, касаются свинину и человеческого глаза.<ol>
<li>С помощью вылеченных Ножницы хирургические и щипцы, вырезать и удалить все излишки ткани, окружающие склеры.</li>
		<li>Твердо держать глаза на его стороне и с помощью лезвия бритвы, сделать небольшой надрез вдоль стороны 3 мм от роговицы глаза. Чтобы вырезать достаточно глубоко достигли стекловидного тела внутри глаза.</li>
		<li>С помощью ножниц, тщательно вырезать далее вдоль разреза по окружности глаз. Избегайте проколов объектива. Представитель изображение будет показано в рисунке 2A.</li>
		<li>После того, как была сокращена наружной окружности глаз, удалите задней ткани глаза, используя пинцет. Изолируйте объектива, микрозонах, цилиарного тела и прилагаемый стекловидного тела с щипцами. Представитель изображение будет показано в рисунке 2B.</li>
		<li>С помощью ножниц и щипцы, удалите избыток стекловидного тела, так что объектив может заложить плашмя на MLS. Примечание: В случае пересадки роговицы, роговицы кнопка используется в хирургии и остальная часть мира доступен для исследовательских целей. Однако этот частичный шара по-прежнему может использоваться в подготовке ткани установки носилок объектив. Если только получается кзади, только выполняйте Шаг 1.1.4–1.1.5.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Лечить все используемое оборудование после рассечения в раствор отбеливателя 15% для 30 мин.</li>
</ol>2. Судебная Ассамблеи ручной объектив носилки
<ol><li>Вставьте в днище MLS Чистка днища 10 мм и соответствующие вершины обуви так сохраняется 5 мм разрыв между задней стенки Чистка отступов и обуви, сам.</li>
	<li>Выравнивание сверху и снизу пластины, щелкая пластины вместе; устройство теперь находится в положении прибить.</li>
	<li>Вставьте пластины в случае пластины и стопорный винт в отверстие, расположенное на стороне нижней плиты.</li>
	<li>Вставьте в случае пластины в основание и ключ в соответствие отступы.</li>
	<li>Поверните ключ по часовой стрелке, пока достигнет остановки винт контракт обувь и поверните обратно против часовой стрелки, чтобы вернуться в исходное положение нерастянутого обувь.</li>
</ol>3. Установка объектива
<ol><li>Вставьте Чистка днища 10 мм в нижней плиты в MLS, так что 5 мм разрыв между остается на задней стенке Чистка отступов и обуви, сам.</li>
	<li>Использование Изогнутый пинцет, место извлеченные объектив лицом вверх в середине нижней плиты, так что обувь поддерживают объектив через центральное отверстие.</li>
	<li>Защелкните соответствующий верхней части обуви, отсечения только микрозонах и стекловидного тела. Визуально убедитесь, что объектив остается как по центру как можно на нижней пластине.</li>
	<li>Повторите шаги 2,3-2,4.</li>
</ol>4. Измерение объектива
<ol><li>Место съемочной системы непосредственно над аппарат для захвата видео и фотографии процесса растяжения. Не забудьте включить линейку в рамке рисунка, чтобы точно размер и масштаб изображения в пост-обработки. Примечание: Любой подходящей тепловизионные системы является достаточным для этого шага; Здесь мы используем 12 мегапикселей, автофокусировка смартфон одной ногой от образца.</li>
	<li>Твердо, но плавно Поверните ключ по часовой стрелке чтобы растянуть объектива. Рисунок 3 показывает представитель изображения на состояние прибить и растягивается.</li>
	<li>После фотографирования натянутой объектива, поверните ключ в направлении против часовой стрелки для восстановления образец в состояние покоя. Примечание: Важно, что измерение объектива производится своевременно для того, чтобы свести к минимуму обезвоживания объектива.</li>
	<li>Явно фотография конечное состояние покоя объектива.</li>
</ol>5. анализ данных
<ol><li>Загрузить изображение ImageJ и используйте функцию «точка», чтобы выбрать по крайней мере 40 точек вокруг окружности объектива, как показано на рисунке 4A. Используйте параметр «Измерить» → «Анализировать» приносить местоположение каждой выбранной точки.</li>
	<li>Fit (с помощью программного обеспечения например MATLAB) расположение точек для того чтобы принести радиус и хи-квадрат подходят как показано на рисунке 4B. Преобразуйте пиксель радиусом и ошибка в метрики, используя сфотографированный правителя.</li>
	<li>Выполните парных две хвостатые t тест для сравнения отдельных объектива до и после растяжения из MLS.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Von Helmholtz, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Uber+die+akkommodation+des+auges.">Uber die akkommodation des auges.</a> Arch Ophthal. 1, 1-74 (1855).</li><li>Schachar, R. A., Black, T. D., Kash, R. L., Cudmore, D. P., Schanzlin, 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=The+mechanism+of+accommodation+and+presbyopia+in+the+primate.">The mechanism of accommodation and presbyopia in the primate.</a> Ann Ophthalmol. 27, 58-67 (1995).</li><li>Glasser, A., Campbell, C. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Presbyopia+and+the+optical+changes+in+the+human+crystalline+lens+with+age.">Presbyopia and the optical changes in the human crystalline lens with age.</a> Vision Res. 38 (2), 209-229 (1998).</li><li>Reilly, M. A., Hamilton, P. D., Perry, G., Ravi, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+the+behavior+and+natural+and+refilled+porcine+lenses+in+a+robotic+lens+stretcher.">Comparison of the behavior and natural and refilled porcine lenses in a robotic lens stretcher.</a> Exp Eye Res. 88, 483-494 (2009).</li><li>Langenbucher, A., Huber, S., Nguyen, N. X., Seitz, B., Gusek-Schneider, G. C., K&#252;chle, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measurement+of+accommodation+after+implantation+of+an+accommodating+posterior+chamber+intraocular+lens.">Measurement of accommodation after implantation of an accommodating posterior chamber intraocular lens.</a> J Cataract Refract Surg. 29 (4), 677-685 (2003).</li><li>Ehrmann, K., Ho, A., Parel, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biomechanical+analysis+of+the+accommodative+apparatus+in+primates.">Biomechanical analysis of the accommodative apparatus in primates.</a> Clin Exp Optom. 91 (4), 411 (2008).</li><li>Pinilla Cort&#233;s, L., 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=Experimental+Protocols+for+Ex+Vivo+Lens+Stretching+Tests+to+Investigate+the+Biomechanics+of+the+Human+Accommodation+Apparatus.">Experimental Protocols for Ex Vivo Lens Stretching Tests to Investigate the Biomechanics of the Human Accommodation Apparatus.</a> Invest Ophthalmol Vis Sci. 56 (5), 2926 (2015).</li><li>Fisher, R. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+elastic+constants+of+the+human+lens.">The elastic constants of the human lens.</a> J Physiol. 212 (1), 147-180 (1971).</li><li>Eppig, T., 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=Biomechanical+eye+model+and+measurement+setup+for+investigating+accommodating+intraocular+lenses.">Biomechanical eye model and measurement setup for investigating accommodating intraocular lenses.</a> Z Med Ohys. 23 (2), 144-152 (2013).</li><li>Manns, F., Parel, , 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=Response+of+Human+and+Monkey+Lenses+in+a+Lens+Stretcher.">Response of Human and Monkey Lenses in a Lens Stretcher.</a> Invest Ophthalmol Vis Sci. 48 (7), 3260 (2007).</li><li>Scarcelli, G., Kim, P., Yun, S. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vivo+measurement+of+age-related+stiffening+in+the+crystalline+lens+by+Brillouin+optical+microscopy.">In vivo measurement of age-related stiffening in the crystalline lens by Brillouin optical microscopy.</a> Biophys J. 101 (6), 1539-1545 (2011).</li><li>Besner, S., Scarcelli, G., Pineda, R., Yun, S. -. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+Vivo+Brillouin+Analysis+of+the+Aging+Crystalline+Lens.">In Vivo Brillouin Analysis of the Aging Crystalline Lens.</a> Invest Ophthalmol Vis Sci. 57 (13), 5093 (2016).</li><li>Cortes, L., 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=Experimental+Protocols+for+Ex+Vivo+Lens+Stretching+Tests+to+Investigate+the+Biomechanics+of+the+Human+Accommodation+Apparatus.">Experimental Protocols for Ex Vivo Lens Stretching Tests to Investigate the Biomechanics of the Human Accommodation Apparatus.</a> Invest Ophthalmol Vis Sci. 56 (5), 2926-2932 (2015).</li><li>Bernal, A., Parel, J. -. M., Manns, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evidence+for+Posterior+Zonular+Fiber+Attachment+on+the+Anterior+Hyaloid+Membrane.">Evidence for Posterior Zonular Fiber Attachment on the Anterior Hyaloid Membrane.</a> Invest Ophthalmol Vis Sci. 47 (11), 4708 (2006).</li><li>Kammel, R., Ackermann, R., Mai, T., Damm, C., Nolte, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pig+Lenses+in+a+Lens+Stretcher.">Pig Lenses in a Lens Stretcher.</a> Optom Vis Sci. 89 (6), 908-915 (2012).</li><li>Hahn, 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=Measurement+of+Ex+Vivo+Porcine+Lens+Shape+During+Simulated+Accommodation,+Before+and+After+fs-Laser+Treatment.">Measurement of Ex Vivo Porcine Lens Shape During Simulated Accommodation, Before and After fs-Laser Treatment.</a> Invest Ophthalmol Vis Sci. 56 (9), 5332-5343 (2015).</li><li>D'Antin, J. C., Cortes, L. P., Montenegro, G. A., Barraquer, R. I., Michael, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluation+of+a+portable+manual+stretching+device+to+simulate+accommodation.">Evaluation of a portable manual stretching device to simulate accommodation.</a> Acta Ophthalmol. 93 (255), (2015).</li><li>Pierscionek, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Age-related+response+of+human+lenses+to+stretching+forces.">Age-related response of human lenses to stretching forces.</a> Exp Eye Res. 60 (3), 325-332 (1995).</li><li>Marussich, L., 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=Measurement+of+Crystalline+Lens+Volume+During+Accommodation+in+a+Lens+Stretcher.">Measurement of Crystalline Lens Volume During Accommodation in a Lens Stretcher.</a> Invest Ophthalmol Vis Sci. 56 (8), 4239 (2015).</li><li>Martinez-Enriquez, E., P&#233;rez-Merino, P., Velasco-Ocana, M., Marcos, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=OCT-based+full+crystalline+lens+shape+change+during+accommodation+in+vivo.">OCT-based full crystalline lens shape change during accommodation in vivo.</a> Biomed Opt Exp. 8 (2), 918-933 (2017).</li></ol>

AB имеет долю в уставном капитале ООО «Bioniko-консалтинг».

Мы разработали новый метод для обеспечения точного и эффективного способа изучения проживание способность объектива, используя зажимной механизм двойной кусок пара носилки для образца. В ходе размещения объектив расслабляет, и диаметр уменьшается в ответ на ослабление zonular волокна<sup...

Проживание — это процесс, который человеческий глаз способен динамически скорректировать форму ее хрусталика, чтобы просмотреть объекты на Дальнем или близких расстояниях в фокусе. Проживание — неразрывно биомеханических процесс. После нейронных стимул ресничный мышцы производят силы на Цилиарное тело и волокнами цинновых, которые крепятся к окружности объектива капсула1,2. Хотя существуют различные теории позади биомеханики проживание, наиболее широко признанным является гипотеза Гельмгольца. Согласно гипотезе объектив находится в естественном состоянии натянутой, соответствующая тонкая форма объектива, которое является оптимальным для фокус удаленных объектов. Чтобы изменить фокус ближе объектов, контракт цилиарной мышцы и zonular волокна находятся в расслабленном состоянии. В свою очередь объектив утолщается, увеличивая передней и задней поверхности кривизны. Это соответствует увеличению диоптрического мощность, которая необходима для близком расстоянии, поэтому, короче Фокусное1.
Возможность разместить снижается со временем через условие с именем пресбиопии. Затрагивающих каждый по 50 лет, пресбиопия делает глаз не удается динамически изменить фокус от далеко, чтобы закрыть расстояние3. Для борьбы с пресбиопией, текущие методы являются пассивными, включая корректирующие линзы и бифокальные очки. Повышая способность сосредоточиться на близкие предметы в нескольких плоскостях, такая пассивная лечения нельзя восстановить способность динамический фокус объектива4,5. Для того, чтобы эффективно лечить пресбиопия, или, возможно, предотвратить его, является постоянной необходимо лучше понять проживание.
Для изучения объектив проживания, количество устройств были разработаны для имитации явление ex vivo4,6,,78,9. Прядильных дисков впервые были введены для мониторинга растяжения линзы через центробежные силы8. Более точно повторяют явление, объектив растяжения устройства были постепенно введены и инновационные. Используя объектив носилки, Manns и др. характеризуется силы, необходимой для размещения объектива при корреляции такие линзы мощность и экваториальный диаметр9. Нынешнее понимание является, что объектив застывает с возрастом, что приводит к сокращению изменению объектив форму в ответ на равную силу от цилиарного тела3,10,,1112.
Текущий объектив носилки часто связаны сложные установки, электроники и программируемые натяжные цены и требует всего трупа глазного яблока6,7,10,13. Это требование увеличивает стоимость одного эксперимента на более чем $500.00 в глаз и уменьшает доступность образца. Здесь мы представляем способ репликации объектив проживания при низких затратах, как глаза задняя составляет около $200.00. Хотя менее сложные, чем многих устройств, используемых сегодня, техника является гораздо более экономически эффективным и усыновляемым без ущерба для результатов. Этот метод центрируется вокруг ручной объектив растяжителя (MLS), изображен на рисунке 1и использует уникальная система крепления на zonular волокна и радиальный метод скручивания для расширения диаметра объектива. Физиологические точность протокола подтверждается выводами Берналь и др., кто изучал пути, по которому передний и задний zonular волокна подключены к капсуле объектива14. С помощью дизайна пользовательских обувь, которые требуют только объектива, поясок и цилиарного тела, мы стремились изучить объектив биомеханики Реплицируя физиологических проживание.

<table><tbody><tr><td>Manual Lens Stretcher</td><td>Bioniko</td><td>MLS</td><td>Different animal species will require different shoe sizes</td></tr><tr><td>Porcine Eye Samples</td><td>George G. Ruppersberger; slaughterhouse</td><td>N/A</td><td>Whole eyeballs were obtained</td></tr><tr><td>Human Eye Samples</td><td>The National Disease Research Interchange</td><td>N/A</td><td>Posterior poles without corneas were ordered</td></tr><tr><td>Dissecting Scissors (5 1/2&#039;&#039; Straight)</td><td>Electron Microsopy Sciences</td><td>72960</td><td></td></tr><tr><td>Tissue Forceps (4 1/2&#039;&#039;)</td><td>Electron Microsopy Sciences</td><td>72960</td><td></td></tr><tr><td>iPhone 6s</td><td>Apple</td><td>N/A</td><td>Any imaging system with ~0.1 mm resolution will work</td></tr><tr><td>Sodium Hypochorite</td><td>Clorox</td><td>Clorox Regular-Bleach</td><td>Any disinfectant will work</td></tr></tbody></table>

simulating the mechanics of lens accommodation via a manual lens stretcher

Цель настоящего Протокола заключается в том, чтобы имитировать биомеханика физиологической проживание в экономически эффективных, практических образом. Проживание обеспечивается сокращение ресничного тела и релаксации цинновых волокон, что приводит утолщение необходимые для вблизи видения объектива. Здесь мы представляем, Роман, простой метод, в котором проживание реплицируется, напрягая микрозонах, подключенных к капсуле хрусталика через объектив ручное носилках (MLS). Этот метод следит за радиальные растяжения, достигнутые объектив, когда подвергается постоянной силы и позволяет для сравнения размещения линзы, которые может быть растянут, чтобы не размещения линзы, которые не могут растягиваться. Главное носилки пары микрозонах напрямую, а не склеры глаз, таким образом только требующие объектив, микрозонах и цилиарного тела, а не всю планету образца. Эта разница может значительно снизить стоимость приобретения доноров труп линзы около 62% по сравнению с приобретением весь земной шар.

Свинину глаза, общий образец для изучения Пресбиопия через объектив, растяжение4,15, были получены, (n = 10) от местных скотобоен и этот протокол был использован для наблюдения за размещение способность линзы. Рисунок 5 A</...

Watch this Scientific Journal Video about Simulating the Mechanics of Lens Accommodation via a Manual Lens Stretcher at JoVE.com

Simulating the Mechanics of Lens Accommodation via a Manual Lens Stretcher

Имитация механики объектив проживание через объектив ручное носилки

Мы представляем эффективный метод изучения объектив проживания с помощью ручного объектив носилках. Имитирует протокол физиологических проживание, потянув микрозонах связаны вокруг капсулы хрусталика, тем самым, растяжения объектива.

The goal of this protocol is to mimic the biomechanics of physiological accommodation in a cost-efficient, practical manner. Accommodation is achieved ...

simulating-mechanics-lens-accommodation-via-manual-lens

Research

JoVE Journal

Bioengineering

6.7K Views.  University of Maryland. Мы представляем эффективный метод изучения объектив проживания с помощью ручного объектив носилках. Имитирует протокол физиологических проживание, потянув микрозонах связаны вокруг капсулы хрусталика, тем самым, растяжения объектива.

Video: Simulating the Mechanics of Lens Accommodation via a Manual Lens Stretcher

Stretching Short Sequences of DNA with Constant Force Axial Optical Tweezers

Single-molecule techniques for stretching DNA of contour lengths less than a kilobase are fraught with experimental difficulties. However, many interesting biological events such as histone binding and protein-mediated looping of DNA1,2, occur on this length scale. In recent years, the mechanical properties of DNA have been shown to play a significant role in fundamental cellular processes like the packaging of DNA into compact nucleosomes and chromatin fibers3,4. Clearly, it is then important to understand the mechanical properties of short stretches of DNA. In this paper, we provide a practical guide to a single-molecule optical tweezing technique that we have developed to study the mechanical behavior of DNA with contour lengths as short as a few hundred basepairs.
The major hurdle in stretching short segments of DNA is that conventional optical tweezers are generally designed to apply force in a direction lateral to the stage5,6, (see Fig. 1). In this geometry, the angle between the bead and the coverslip, to which the DNA is tethered, becomes very steep for submicron length DNA. The axial position must now be accounted for, which can be a challenge, and, since the extension drags the microsphere closer to the coverslip, steric effects are enhanced. Furthermore, as a result of the asymmetry of the microspheres, lateral extensions will generate varying levels of torque due to rotation of the microsphere within the optical trap since the direction of the reactive force changes during the extension.
Alternate methods for stretching submicron DNA run up against their own unique hurdles. For instance, a dual-beam optical trap is limited to stretching DNA of around a wavelength, at which point interference effects between the two traps and from light scattering between the microspheres begin to pose a significant problem. Replacing one of the traps with a micropipette would most likely suffer from similar challenges. While one could directly use the axial potential to stretch the DNA, an active feedback scheme would be needed to apply a constant force and the bandwidth of this will be quite limited, especially at low forces.
We circumvent these fundamental problems by directly pulling the DNA away from the coverslip by using a constant force axial optical tweezers7,8. This is achieved by trapping the bead in a linear region of the optical potential, where the optical force is constant-the strength of which can be tuned by adjusting the laser power. Trapping within the linear region also serves as an all optical force-clamp on the DNA that extends for nearly 350 nm in the axial direction. We simultaneously compensate for thermal and mechanical drift by finely adjusting the position of the stage so that a reference microsphere stuck to the coverslip remains at the same position and focus, allowing for a virtually limitless observation period.

We illustrate the use of a constant force axial optical tweezers to explore the mechanical properties of short DNA molecules. By stretching DNA axially, we minimize steric hindrances and artifacts arising in conventional lateral manipulation, allowing us to study DNA molecules as short as ~100 nm.

Растяжение коротких последовательностей ДНК с постоянной силой осевой оптический пинцет

Single-molecule techniques for stretching DNA of contour lengths  less than a kilobase are fraught with experimental difficulties. However, many ...

Stretching Micropatterned Cells on a PDMS Membrane

Mechanical forces exerted on cells and/or tissues play a major role in numerous processes. We have developed a device to stretch cells plated on a PolyDiMethylSiloxane (PDMS) membrane, compatible with imaging. This technique is reproducible and versatile. The PDMS membrane can be micropatterned in order to confine cells or tissues to a specific geometry. The first step is to print micropatterns onto the PDMS membrane with a deep UV technique. The PDMS membrane is then mounted on a mechanical stretcher. A chamber is bound on top of the membrane with biocompatible grease to allow gliding during the stretch. The cells are seeded and allowed to spread for several hours on the micropatterns. The sample can be stretched and unstretched multiple times with the use of a micrometric screw. It takes less than a minute to apply the stretch to its full extent (around 30%). The technique presented here does not include a motorized device, which is necessary for applying repeated stretch cycles quickly and/or computer controlled stretching, but this can be implemented. Stretching of cells or tissue can be of interest for questions related to cell forces, cell response to mechanical stress or tissue morphogenesis. This video presentation will show how to avoid typical problems that might arise when doing this type of seemingly simple experiment.

This manuscript presents a technique to apply or release forces on adherent cells or tissues using unidirectional stretching.

Растяжка Micropatterned клеток на PDMS мембраны

Mechanical forces exerted on cells and/or tissues  play a major role in numerous processes. We have developed a device to stretch  cells plated on a ...

A Novel Stretching Platform for Applications in Cell and Tissue Mechanobiology

Tools that allow the application of mechanical forces to cells and tissues or that can quantify the mechanical properties of biological tissues have contributed dramatically to the understanding of basic mechanobiology. These techniques have been extensively used to demonstrate how the onset and progression of various diseases are heavily influenced by mechanical cues. This article presents a multi-functional biaxial stretching (BAXS) platform that can either mechanically stimulate single cells or quantify the mechanical stiffness of tissues. The BAXS platform consists of four voice coil motors that can be controlled independently. Single cells can be cultured on a flexible substrate that can be attached to the motors allowing one to expose the cells to complex, dynamic, and spatially varying strain fields. Conversely, by incorporating a force load cell, one can also quantify the mechanical properties of primary tissues as they are exposed to deformation cycles. In both cases, a proper set of clamps must be designed and mounted to the BAXS platform motors in order to firmly hold the flexible substrate or the tissue of interest. The BAXS platform can be mounted on an inverted microscope to perform simultaneous transmitted light and/or fluorescence imaging to examine the structural or biochemical response of the sample during stretching experiments. This article provides experimental details of the design and usage of the BAXS platform and presents results for single cell and whole tissue studies. The BAXS platform was used to measure the deformation of nuclei in single mouse myoblast cells in response to substrate strain and to measure the stiffness of isolated mouse aortas. The BAXS platform is a versatile tool that can be combined with various optical microscopies in order to provide novel mechanobiological insights at the sub-cellular, cellular and whole tissue levels.

We present in this article a novel stretching platform that can be used to investigate single cell responses to complex anisotropic biaxial mechanical deformation and quantify the mechanical properties of biological tissues.

Роман Растяжка Платформа для приложений в клеточной и тканевой Mechanobiology

Tools that allow the application of mechanical forces to cells and tissues or that can quantify the mechanical properties of biological tissues have ...

Live Cell Imaging during Mechanical Stretch

There is currently a significant interest in understanding how cells and tissues respond to mechanical stimuli, but current approaches are limited in their capability for measuring responses in real time in live cells or viable tissue. A protocol was developed with the use of a cell actuator to distend live cells grown on or tissues attached to an elastic substrate while imaging with confocal and atomic force microscopy (AFM). Preliminary studies show that tonic stretching of human bronchial epithelial cells caused a significant increase in the production of mitochondrial superoxide. Moreover, using this protocol, alveolar epithelial cells were stretched and imaged, which showed direct damage to the epithelial cells by overdistention simulating one form of lung injury in vitro. A protocol to conduct AFM nano-indentation on stretched cells is also provided.

A novel imaging protocol was developed using a custom motor-driven mechanical actuator to allow the measurement of real time responses to mechanical strain in live cells. Relevant to mechanobiology, the system can apply strains up to 20% while allowing near real-time imaging with confocal or atomic force microscopy.

Живых изображений сотовый процессе механической Stretch

There is currently a significant interest in understanding how cells and tissues respond to mechanical stimuli, but current approaches are limited in ...

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.

Синтез мягкой полисилоксан мочевина эластомеров для приложения интраокулярной линзы

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

Chemistry

Production of a Strain-Measuring Device with an Improved 3D Printer

A traditional strain measurement sensor needs to be electrified and is susceptible to electromagnetic interference. In order to solve the fluctuations in the analog electrical signal in a traditional strain gauge operation, a new strain measurement method is presented here. It uses a photographic technique to display the strain change by amplifying the change of the pointer displacement of the mechanism. A visual polydimethylsiloxane (PDMS) lens with a focal length of 7.16 mm was added to a smartphone camera to generate a lens group acting as a microscope to capture images. It had an equivalent focal length of 5.74 mm. Acrylonitrile butadiene styrene (ABS) and nylon amplifiers were used to test the influence of different materials on the sensor performance. The production of the amplifiers and PDMS lens is based on improved 3D printing technology. The data obtained were compared with the results from finite element analysis (FEA) to verify their validity. The sensitivity of the ABS amplifier was 36.03 &plusmn; 1.34 &#181;&epsilon;/&#181;m, and the sensitivity of the nylon amplifier was 36.55 &plusmn; 0.53 &#181;&epsilon;/&#181;m.

This work presents a strain measurement sensor consisting of an amplification mechanism and a polydimethylsiloxane microscope manufactured using an improved 3D printer.

Производство измерительного устройства с улучшенным 3D-принтером

A traditional strain measurement sensor needs to be electrified and is susceptible to electromagnetic interference. In order to solve the fluctuations in ...

Engineering

Controlled Strain of 3D Hydrogels under Live Microscopy Imaging

External forces are an important factor in tissue formation, development, and maintenance. The effects of these forces are often studied using specialized in vitro stretching methods. Various available systems use 2D substrate-based stretchers, while the accessibility of 3D techniques to strain soft hydrogels, is more restricted. Here, we describe a method that allows external stretching of soft hydrogels from their circumference, using an elastic silicone strip as the sample carrier. The stretching system utilized in this protocol is constructed from 3D-printed parts and low-cost electronics, making it simple and easy to replicate in other labs. The experimental process begins with polymerizing thick (&#62;100 &#956;m) soft fibrin hydrogels (Elastic Modulus of ~100 Pa) in a cut-out at the center of a silicone strip. Silicone-gel constructs are then attached to the printed-stretching device and placed on the confocal microscope stage. Under live microscopy the stretching device is activated, and the gels are imaged at various stretch magnitudes. Image processing is then used to quantify the resulting gel deformations, demonstrating relatively homogenous strains and fiber alignment throughout the gel&#8217;s 3D thickness (Z-axis). Advantages of this method include the ability to strain extremely soft hydrogels in 3D while executing in situ microscopy, and the freedom to manipulate the geometry and size of the sample according to the user&#8217;s needs. Additionally, with proper adaptation, this method can be used to stretch other types of hydrogels (e.g., collagen, polyacrylamide or polyethylene glycol) and can allow for analysis of cells and tissue response to external forces under more biomimetic 3D conditions.

The presented method involves uniaxial stretching of 3D soft hydrogels embedded in silicone rubber while allowing live confocal microscopy. Characterization of the external and internal hydrogel strains as well as fiber alignment are demonstrated. The device and protocol developed can assess the response of cells to various strain regimes.

Контролируемое напряжение 3D-гидрогелей при визуализации живой микроскопии

External forces are an important factor in tissue formation, development, and maintenance. The effects of these forces are often studied using specialized ...

Биомеханическая характеристика окулярного хрусталика свиньи с автоматической компрессией

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.

Автор в центре внимания: Углубление понимания возрастных изменений жесткости линз 

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

Автоматизированная компрессионная проверка окулярного хрусталика

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

Имитация механики объектив проживание через объектив ручное носилки

Резюме

Смотреть дополнительные видео

PLAYLIST