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

The authors have no acknowledgements.

En undantagna godkännande (3002-13) att bedriva forskning med hjälp av vävnadsprover avidentifierade enligt Department of Health and Human Services föreskrifter, 45 CFR 46,101 (b) (4) beviljades. Full tjocklek hud tas emot från elektiv kirurgi. I den här artikeln, är vävnadskällan 66-årig vit kvinna bröst. 1. Framställning av Elastomer Coated Täck <ol><li> I en 20 ml glasflaska, blanda 0,107 g Sylgard 184 härdare med 5,893 g bas. Den totala blandningen massan är 6 g med en b...

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

I den här artikeln beskriver vi en teknik som kan användas för att mäta den dynamiska tork beteende och mekaniska egenskaper av mänsklig SC. Tidigare studier har visat att denna teknik kan användas för att kvantifiera effekterna av miljöförhållanden och kemiska produkter som vanligen används i kosmetiska rengöringsmedel och moisturizers på den dynamiska torkbeteende SC 7, 8. Det finns ett antal viktiga steg i protokollet. För det första, SC sväll...

Den yttersta skiktet av epidermis, eller stratum corneum (SC) består av kohesiva corneocyte celler omgivna av en lipid rik matrix 1, 2. Sammansättningen och strukturell integritet SC är viktigt för att upprätthålla korrekt barriär funktionalitet 3, vilket förhindrar invasion från mikroorganismer och motstår både mekaniska krafter och stor förlust vatten 4. Kapaciteten personliga hygienprodukter för att bibehålla eller försämra hudens barriärfunktion är av stort intresse för huden vård och kosmetikindustrin 5. Den dagliga applicering av personliga hygienprodukter är känd för att ändra de mekaniska egenskaperna hos SC 6, 7, 8. Till exempel kan ytaktiva medel som ingår i kosmetiska rengöringsmedel orsaka signifikanta ökningar av elasticitetsmodulen och en uppbyggnad avtork spänningar i SC, vilket ökar vävnaden benägenhet att spricka 7, 9. Glycerol som finns i nästan alla kosmetiska moisturizers kan mjukna SC och minska uppbyggnaden av torkspänningar 8, 10, 11, vilket minskar sannolikheten för vävnadsbrott. Metoden beskrivs i den här artikeln är i stånd att kvantifiera det dynamiska tork beteende och mekaniska egenskaper SC torkning i kontrollerade miljöer 7, 8. Tidigare har denna teknik visat sig vara i stånd att belysa effekten av olika kosmetiska produkter på förändringar i det dynamiska tork beteende och mekaniska egenskaper hos SC vävnad. Detta uppnås genom att kvantifiera torkning-inducerad krympning av humant SC vävnad vidhäftad till en mjuk elastomer-substrat, passande torknings förskjutningar med en enkelkontraktilitet modell, och sedan extraktion av elasticitetsmodul och torkning stress från den anpassade profilen. När det krävs tester av flera SC prover, erbjuder denna metod en snabbare alternativ till enaxlig tensometry utnyttjar betydligt mindre vävnad och ger mer fysiologiskt relevant torkning genom att förhindra avdunstning från provet undersida.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Silicone elastomer base</td>
			<td>Dow-Corning</td>
			<td>1064291</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silicone elastomer Curing Agent</td>
			<td>Dow-Corning</td>
			<td>1015311</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FluoSpheres Carboxylate 0.1 &#181;m yellow green fluorescent 505/515&#160;</td>
			<td>Thermo Fisher</td>
			<td>F8803</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FluoSpheres Carboxylate 1 &#181;m yellow green fluorescent 505/515&#160;</td>
			<td>Thermo Fisher</td>
			<td>F8823</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FluoSpheres Carboxylate 1 &#181;m nile red fluorescent 535/575&#160;</td>
			<td>Thermo Fisher</td>
			<td>F8819</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trypsin from porcine pancreas</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>T6567</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trypsin inhibitor type II-s</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>T9128</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>(3-aminopropyl)triethoxysilane</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>440140</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium tetraborate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>221732</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Boric acid</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>B0294</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Phosphate buffered saline</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>P7059</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>N-(3-Dimethylaminopropyl)-N-ethylcarbodiimide hydrochloride&#160;</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>E7750</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vortexer mixer</td>
			<td>VWR</td>
			<td>58816-123</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>6mm diameter hole punch</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>Z708860</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SOLA 6-LCR-SB&#160;</td>
			<td>Lummencor light engine</td>
			<td>No.3526</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cfi Plan Achro Uw 1x Objective</td>
			<td>Nikon Plan UW</td>
			<td>MRL00012</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CFI Plan Fluor 40x Oil Objective 1.3 na - 0.20mm wd</td>
			<td>Nikon Plan Fluor</td>
			<td>MRH01401</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nikon Eclipse Ti-U inverted microscope&#160;</td>
			<td>Nikon</td>
			<td>MEA53200</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Clara-E Camera</td>
			<td>Andor</td>
			<td>DR-328G-C02-SIL</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Remote Focus Attachment E-RFA Ergo Design</td>
			<td>Nikon</td>
			<td>99888</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ti-S-E Motorized Stage</td>
			<td>Nikon</td>
			<td>MEC56110</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

measuring and modeling contractile drying in human stratum corneum

Stratum corneum (SC) är det mest ytliga hudskiktet. Dess kontakt med den yttre miljön innebär att denna tissueskiktet utsätts för både rengöringsmedel och dagliga variationer i omgivande fukt; vilka båda kan förändra vatteninnehållet i vävnaden. Minskningar i vattenhalt av svår barriärdysfunktion eller luftfuktighet låg kan ändra SC styvhet och orsaka en ansamling av torkspänningar. I extrema förhållanden kan dessa faktorer orsaka mekanisk bristning av vävnaden. Vi har etablerat en hög genomströmning metod för att kvantifiera dynamiska förändringar i de mekaniska egenskaperna hos SC vid torkning. Denna teknik kan användas för att kvantifiera förändringar i torkningsbeteende och mekaniska egenskaper hos SC med kosmetiska rengöringsmedel och fuktkräm behandlingar. Detta uppnås genom att mäta dynamiska variationer i rumsligt upplösta i planet tork förskjutningar av cirkulära vävnadsprover vidhäftade en elastomer-substrat. I planet radiella förskjutningar ACQuired under torkning azimutalt genomsnitt och utrustade med en profil baserat på en linjär elastisk sammandragnings modell. Dynamiska förändringar i tork stress och SC elasticitetsmodul kan sedan extraheras från den anpassade modell profiler.

Figur 1 (a) visar ett representativt fluorescerande bild av en SC prov belagd med fluorescerande pärlor (avsnitt 3). Motsvarande transmitterat ljus bild av provet visas i figur 1 (b) som överdras med ett koger tomt på rumsligt upplösta torkförskjutningar som bildar efter 16 h torkning vid 25% RH På grund av den cirkulära symmetrin av proverna, kan dessa förskjutningar vara azimutalt medelvärde. Figur 1 (c) visar radiell (u ...

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

Measuring and Modeling Contractile Drying in Human Stratum Corneum

Den här artikeln beskriver en metod för att kvantifiera det dynamiska tork beteende och mekaniska egenskaper hos hornlagret genom mätning spatialt upplöst i planet tork förskjutningar av cirkulära vävnadsprover vidhäftade en elastomersubstrat. Denna teknik kan användas för att mäta hur olika kemiska behandlingar förändrar torkning och vävnads mekaniska egenskaper.

Mätning och modellering kontraktila Torkning i Human hornlagret

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

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Measuring Left Ventricular Pressure in Late Embryonic and Neonatal Mice

Mätning vänster kammare Tryck i Sena embryonala och neonatala möss

Blood pressure increases significantly during embryonic and postnatal development in vertebrate animals. In the mouse, blood flow is first detectable ...

CometChip: A High-throughput 96-Well Platform for Measuring DNA Damage in Microarrayed Human Cells

CometChip: En hög kapacitet 96-Well-plattformen för att mäta DNA-skador i Microarrayed humana celler

DNA damaging agents can promote aging, disease and cancer and they are ubiquitous in the environment and produced within human cells as normal cellular ...

Quantification of Global Diastolic Function by Kinematic Modeling-based Analysis of Transmitral Flow via the Parametrized Diastolic Filling Formalism

Kvantifiering av Global diastoliska funktionen av kinematisk modellering baserad Analys av Transmitral Flow via Parametrized diastoliska Filling Formalism

Quantitative cardiac function assessment remains a challenge for physiologists and clinicians.&#160;Although historically invasive methods have comprised ...

Utilization of Microscale Silicon Cantilevers to Assess Cellular Contractile Function In Vitro

Utilization of Microscale Silicon Cantilevers to Assess Cellular Contractile Function In Vitro

Utnyttjande av Microscale Silicon Konsoler att bedöma Cellular kontraktila funktion<em&gt; In Vitro</em

The development of more predictive and biologically relevant in vitro assays is predicated on the advancement of versatile cell culture systems which ...

Production, Characterization and Potential Uses of a 3D Tissue-engineered Human Esophageal Mucosal Model

Produktion, karakterisering och potentiella användningsområdena för en 3D vävnadstekniska Human Esophageal Mucosal Modell

The incidence of both esophageal adenocarcinoma and its precursor, Barrett&#8217;s Metaplasia, are rising rapidly in the western world. Furthermore ...

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

Metoder för själv integrationen av Megamolecular Biopolymerer på torkluft LC-gränssnitt

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

Microhoneycomb Monoliths Prepared by the Unidirectional Freeze-drying of Cellulose Nanofiber Based Sols: Method and Extensions

Microhoneycomb monoliter som utarbetats av den enkelriktade frystorkning av cellulosa Nanofiber baserat Sols: metod och tillägg

Monolithic honeycomb structures have been attractive to multidisciplinary fields due to their high strength-to-weight ratio. Particularly, microhoneycomb ...

Measuring Global Cellular Matrix Metalloproteinase and Metabolic Activity in 3D Hydrogels

Mätning av globala Cellular Matrix metalloproteinas och metabolisk aktivitet i 3D Hydrogels

Three-dimensional (3D) cell culture systems often more closely recapitulate in vivo cellular responses and functions than traditional two-dimensional (2D) ...

A Human 3D Extracellular Matrix-Adipocyte Culture Model for Studying Matrix-Cell Metabolic Crosstalk

En mänsklig 3D extracellulär matrix-Adipocyte kultur modell för att studera Matrix-cell metabola överhörning

The extracellular matrix (ECM) plays a central role in regulating tissue homeostasis, engaging in crosstalk with cells and regulating multiple aspects of ...

Electric and Magnetic Field Devices for Stimulation of Biological Tissues

Elektriska och magnetiska fältenheter för stimulering av biologiska vävnader

Electric fields (EFs) and magnetic fields (MFs) have been widely used by tissue engineering to improve cell dynamics such as proliferation, migration, ...