Name: simulating the mechanics of lens accommodation via a manual lens stretcher
Uploaded: 2018-02-23T15:00:00
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Les protocoles suivants sont acceptés sous animalier institutionnel de l’Université du Maryland et Comité d’urbanisme ainsi que l’Institutional Review Board. Les protocoles de suivent les normes fédérales, nationales et locales, et les lignes directrices énoncées par la politique de l’Université du Maryland sur la biosécurité.
1. la dissection de l’échantillon de l’oeil
<ol><li>
Obtenir un échantillon de le œil de banque locale d’abattoir ou d’un tissu. S...

<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>

Nous avons mis au point une nouvelle méthode pour fournir une manière précise et efficace d’étudier la capacité d’hébergement de la lentille en utilisant un mécanisme de serrage double-morceau de coupler la civière à l’échantillon. Au cours de l’hébergement, la lentille se détend, et le diamètre diminue à la suite d’une relaxation des fibres zonulaires1,2,4,19. La métho...

L’hébergement est le processus par lequel le œil humain est capable de s’adapter dynamiquement la forme de son cristallin pour voir des objets à des distances loin ou proches, mise au point nette. L’hébergement est un processus intrinsèquement biomécanique. Lors de la stimulation neurale, les muscles ciliaires produisent une force sur le corps ciliaire et les fibres de la zonule qui s’attachent à la circonférence de la lentille capsule1,2. Bien qu’il existe différentes théories derrière la biomécanique de l’habitation, la plus largement acceptée est l’hypothèse de Helmholtz. Selon l’hypothèse, la lentille est à l’état naturel tendu, correspondant à la forme mince de la lentille qui est optimale pour la mise au point des objets éloignés. Pour modifier focus d’objets proches, contractent les muscles ciliaires et les fibres zonulaires sont assouplies. À son tour, la lentille s’épaissit, augmentant les courbures surfaces antérieures et postérieures. Cela correspond à une augmentation de puissance dioptrique qui est nécessaire pour la vision, par conséquent, une plus courte focale1de près.
La capacité d’accueillir est compromise au fil du temps via une condition nommée la presbytie. Touchant tout le monde, 50 ans, la presbytie fait le œil incapable de modifier dynamiquement le focus à partir loin pour fermer la distance3. Pour lutter contre la presbytie, les méthodes actuelles sont passifs, y compris les lunettes à double foyer et verres correcteurs. Tout en augmentant sa capacité de se concentrer sur des objets proches à quelques plans, ces traitements passifs impossible de restaurer la capacité de focus dynamique de l’objectif4,5. Afin de traiter efficacement la presbytie ou éventuellement l’empêcher, il y a un besoin permanent de mieux comprendre le logement.
Afin d’étudier les hébergements de la lentille, un certain nombre de dispositifs ont été développé pour simuler le phénomène ex vivo4,6,7,8,9. Disques de rotation ont été introduits pour surveiller l’étirement de l’objectif intermédiaire de forces centrifuges8. Pour reproduire plus fidèlement le phénomène objectif étirement périphériques ont été progressivement introduits et innovés. Utilisant une civière de lentille, Manns et al. caractérise la force nécessaire pour accommoder la lentille tout en corrélant ces à la puissance de la lentille et le diamètre équatorial9. Notre compréhension actuelle est que la lentille se raidit avec l’âge, entraînant une variation réduite en forme de lentille en réponse à une force égale, du corps ciliaire3,10,11,12.
Cours lentille civières souvent impliquent une configuration complexe, mise en œuvre des produits électroniques et programmables taux d’étirements et exige le cadavre entier globe oculaire6,7,10,13. Cette exigence augmente le coût par expérience à plus de $500.00 par oeil et diminue la disponibilité de l’échantillon. Nous présentons ici une méthode pour répliquer lentille Hébergement à faible coût, comme le œil postérieure s’élève à environ 200,00 $. Certain temps moins sophistiqués que les nombreux dispositifs utilisés aujourd'hui, la technique est beaucoup plus rentable et adoptables sans compromettre les résultats. Cette méthode est centrée autour d’une civière objectif manuel (MLS), représentée à la Figure 1et utilise un système de serrage unique sur les fibres zonulaires et une méthode de torsion radiale pour élargir le diamètre de la lentille. La précision physiologique du protocole est validée par les conclusions de Bernal et al., qui a étudié la voie par laquelle les fibres zonulaires antérieures et postérieures sont connectés à la capsule objectif14. À l’aide de la conception des chaussures personnalisées qui ne nécessitent que la lentille, zonule et corps ciliaire, visait à étudier la biomécanique de la lentille en répliquant hébergement physiologique.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:856px;" width="856">
	<tbody>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:191px;">Manual Lens Stretcher</td>
			<td style="width:233px;">Bioniko</td>
			<td style="width:132px;">MLS</td>
			<td style="width:300px;">Different animal species will require different shoe sizes</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Porcine Eye Samples</td>
			<td>George G. Ruppersberger; slaughterhouse</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Whole eyeballs were obtained</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">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 height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Dissecting Scissors (5 1/2&#39;&#39; Straight)</td>
			<td>Electron Microsopy Sciences</td>
			<td>72960</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Tissue Forceps (4 1/2&#39;&#39;)</td>
			<td>Electron Microsopy Sciences</td>
			<td>72960</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">iPhone 6s</td>
			<td>Apple</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Any imaging system with ~0.1 mm resolution will work</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">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

L’objectif de ce protocole consiste à mimer la biomécanique de l’habitation physiologique de façon rentable et pratique. Hébergement est obtenu par la contraction du corps ciliaire et de la relaxation des fibres de la zonule, qui se traduit par l’épaississement de la lentille nécessaire pour vision de près. Nous présentons ici un roman, une méthode simple qui hébergement est répliqué par tenseur des zonules reliés à la capsule du cristallin par une civière objectif manuel (MLS). Cette méthode permet une comparaison des lentilles, ce qui peuvent s’étirer, à lentilles non-accommodant, qui ne peuvent être étirés et surveille l’étirement radiales atteint par une lentille lorsqu’ils sont soumis à une force cohérente. Ce qui est important, les couples civière aux zonules directement et non à la sclérotique de le œil, seulement nécessitant ainsi l’objectif, zonules et le corps ciliaire plutôt que l’échantillon de l’ensemble du globe. Cette différence peut diminuer considérablement le coût d’acquisition des lentilles de cadavre de donateurs d’environ 62 % par rapport à l’acquisition d’une planète entière.

Yeux porcins, un échantillon commun pour l’étude de la presbytie par la lentille qui s’étend de4,15, ont été obtenus, (n = 10) d’un abattoir local et le présent protocole a été utilisé pour observer la capacité d’hébergement des lentilles. Figure 5 A montre la comparaison de la lentille porcine avant et après l’étirement par l’intermédiaire de la MLS. Il y av...

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Simulating the Mechanics of Lens Accommodation via a Manual Lens Stretcher

Simulation de la mécanique de la lentille hébergement via une civière objectif manuel

Nous présentons une méthode efficace d’étudier le logement de lentille à l’aide d’une civière objectif manuel. Le protocole imite hébergement physiologique en tirant les zonules connecté autour de la capsule du cristallin, par conséquent, qui s’étend de la lentille.

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

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Impulsive Pressurization of Neuronal Cells for Traumatic Brain Injury Study

La pressurisation impulsif de cellules neuronales pour l&#39;étude de lésions cérébrales traumatiques

A novel impulsive cell pressurization experiment has been developed using a Kolsky bar device to investigate blast-induced traumatic brain injury (TBI). ...

Recherche

Bio-ingénierie

Magnetic Resonance Elastography Methodology for the Evaluation of Tissue Engineered Construct Growth

Méthodologie élastographie par résonance magnétique pour l&#39;évaluation des tissus Conçu croissance Construct

Traditional mechanical testing often results in the destruction of the sample, and in the case of long term tissue engineered construct studies, the use ...

Monitoring the Wall Mechanics During Stent Deployment in a Vessel

Suivi des Mécanique mur pendant le déploiement du stent dans un vaisseau

Clinical trials have reported different restenosis rates for various stent designs1. It is speculated that stent-induced strain concentrations on the ...

Lignin Down-regulation of Zea mays via dsRNAi and Klason Lignin Analysis

Lignin Down-regulation of Zea mays via dsRNAi and Klason Lignin Analysis

Lignine régulation à la baisse de<em&gt; Zea mays</em&gt; Via dsRNAi et Klason lignine analyse

To facilitate the use of lignocellulosic biomass as an alternative bioenergy resource, during biological conversion processes, a pretreatment step is ...

Determination of Zeta Potential via Nanoparticle Translocation Velocities through a Tunable Nanopore: Using DNA-modified Particles as an Example

Détermination du potentiel Zeta via nanoparticulaires translocation Velocities à travers un accordable Nanopore: Utilisation de particules d&#39;ADN modifié comme un exemple

Nanopore technologies, known collectively as Resistive Pulse Sensors (RPS), are being used to detect, quantify and characterize proteins, molecules and ...

Patterning the Geometry of Human Embryonic Stem Cell Colonies on Compliant Substrates to Control Tissue-Level Mechanics

Modelage de la géométrie des colonies de cellules souches embryonnaires humaines sur des substrats conformes pour contrôler la mécanique de niveau tissulaire

Human embryonic stem cells demonstrate a unique ability to respond to morphogens in vitro by self-organizing patterns of cell fate specification that ...

Probing Myosin Ensemble Mechanics in Actin Filament Bundles Using Optical Tweezers

Criblage de la mécanique d’ensemble de la myosine dans des faisceaux de filaments d’actine à l’aide de pincettes optiques

Myosins are motor proteins that hydrolyze ATP to step along actin filament (AF) tracks and are essential in cellular processes such as motility and muscle ...

Quantification of Oculomotor Responses and Accommodation Through Instrumentation and Analysis Toolboxes

Quantification des réponses oculomotrices et de l’accommodation à l’aide de boîtes à outils d’instrumentation et d’analyse

Through the purposeful stimulation and recording of eye movements, the fundamental characteristics of the underlying neural mechanisms of eye movements ...

The Mechanics of (Poro-)Elastic Contractile Actomyosin Networks As a Model System of the Cell Cytoskeleton

The Mechanics of Poro-Elastic Contractile Actomyosin Networks As a Model System of the Cell Cytoskeleton

La mécanique des réseaux d’actomyosine contractile (poro-)élastique en tant que système modèle du cytosquelette cellulaire

Cells can actively change their shapes and become motile, a property that depends on their ability to actively reorganize their internal structure. This ...

Quantitative Characterization of Bioink Properties for Continuous DLP Printing

Quantitative Characterization of Liquid Photosensitive Bioink Properties for Continuous Digital Light Processing Based Printing

Quantitative Characterization of Liquid Photosensitive Bioink Properties for Continuous Digital Light Processing Based Printing (Video) | JoVE 

Caractérisation quantitative des propriétés de bio-encre photosensible liquide pour l’impression numérique continue basée sur le traitement de la lumière

Precise printing fabrication of bioinks is a prerequisite for tissue engineering; the Jacobs working curve is the tool to determine the precise printing ...