Name: simulating the mechanics of lens accommodation via a manual lens stretcher
Uploaded: 2018-02-23T15:00:00
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Die folgenden Protokolle sind unter der University of Maryland institutionelle Animal Care und Use Committee sowie der Institutional Review Board akzeptiert. Die Protokolle befolgen Bundes-, Landes- und lokalen Standards, und die Leitlinien von der University of Maryland-Richtlinie über die biologische Sicherheit.
(1) Dissektion Auge Probe
<ol><li>
Erhalten Sie eine Auge-Probe von örtlichen Schlachthof oder Gewebe-Bank. Wenn eine gesamte Augapfels vorliegt, sofort extrahieren Sie d...

<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>

Wir haben eine neue Methode um eine präzise und effiziente Weise die Unterkunft Fähigkeit der Linse durch den Einsatz eines Dual-Stück-Klemmen-Mechanismus zu studieren, die Bahre zur Probe zu koppeln bieten entwickelt. Während Unterkunft die Linse entspannt, und der Durchmesser verringert sich in Reaktion auf Entspannung der zonular Fasern1,2,4,19. Die Methode konzentriert sich auf dieses P...

Unterkunft ist der Prozess, durch den das menschliche Auge in der Lage, dynamisch anpassen, die Form der Augenlinse, weit oder nahe Objekte scharf zu sehen ist. Unterkunft ist ein intrinsisch biomechanische Prozess. Auf neuronale Impulse erzeugen die ciliary Muskeln eine Kraft auf den Ziliarkörper und Zonule Fasern, die den Umfang der Linse Kapsel1,2anfügen. Zwar gibt es verschiedene Theorien hinter die Biomechanik der Unterkunft, ist die am weitesten verbreitete die Helmholtz-Hypothese. Nach der Hypothese ist das Objektiv in einem natürlichen gestreckten Zustand entsprechend der dünnsten Form der Linse für optimale im Mittelpunkt von weit entfernten Objekten. Um den Fokus auf nahe Objekte ändern, die ciliary Muskeln kontrahieren und die zonular Fasern sind entspannt. Im Gegenzug verdickt die Linse, erhöht die vorderen und hinteren Oberfläche Krümmungen. Dies entspricht einer Steigerung im dioptrische macht das Nahsehen daher eine kürzere Brennweite1für notwendig ist.
Die Fähigkeit zur Aufnahme ist im Laufe der Zeit über eine Bedingung genannt Presbyopie gefährdet. Auswirkungen auf alle nach dem Alter 50, macht Presbyopie das Auge nicht in der Lage dynamisch ändern Fokus von weit nach Distanzen3schließen. Um die Presbyopie zu bekämpfen, sind aktuelle Methoden passiv einschließlich Korrekturgläsern und Bifocals. Gleichzeitiger Erhöhung der Fähigkeit, sich auf nahe Objekte auf einigen Ebenen konzentrieren, Wiederherstellen nicht solche passiven Behandlungen der dynamischen Fokus Fähigkeit der Linse4,5. Um Presbyopie effizient zu behandeln, oder möglicherweise verhindern, dass es, gibt es ein laufenden Bedarf Unterkunft besser zu verstehen.
Um Objektiv Unterkunft zu untersuchen, wurden eine Anzahl von Geräten simuliert das Phänomen ex Vivo4,6,7,8,9entwickelt. Rotierende Festplatten wurden zuerst eingeführt, um die Dehnung des Objektivs durch Zentrifugalkräfte8zu überwachen. Um das Phänomen mehr treu zu replizieren, wurden Objektiv-stretching-Geräte nach und nach eingeführt und erneuert. Mit Hilfe einer Linse trage, Manns Et al.. die erforderliche Kraft, um Platz für das Objektiv beim korrelieren diese Linse macht und äquatorialen Durchmesser9gekennzeichnet. Gegenwärtiges Verständnis ist, dass die Linse mit zunehmendem Alter versteift, was zu einer geringeren Änderung in Scheibenform in Reaktion auf eine gleiche Kraft vom Ziliarkörper3,10,11,12.
Aktuelle Objektiv Bahren oft beinhalten einen komplizierten Aufbau, Implementierung von Elektronik und programmierbare stretching Preise, und erfordert die ganze Kadaver Augapfel6,7,10,13. Diese Anforderung erhöht die Kosten pro Versuch, mehr als $500,00 pro Auge und Probe Verfügbarkeit sinkt. Hier präsentieren wir eine Methode, um Objektiv Unterkunft zu niedrigen Kosten zu replizieren, da das Auge posterior beläuft sich auf rund $200,00. Weile weniger anspruchsvoll als viele Geräte verwendet, heute ist die Technik viel kostengünstiger und herrenlose ohne Ergebnisse. Diese Methode ist im Mittelpunkt einer manuellen Objektiv trage (MLS) in Abbildung 1dargestellt und verwendet eine einzigartige Klemmsystem auf die zonular Fasern und eine radiale Verdrehung Methode, um den Durchmesser des Objektivs zu erweitern. Die physiologische Richtigkeit des Protokolls wird validiert durch die Feststellungen des Bernal Et Al., der studiert des Weges durch die vorderen und hinteren zonular Fasern mit der Linse-Kapsel-14verbunden sind. Mit dem Design des benutzerdefinierten Schuhe, die nur die Linse, Zonule und Ziliarkörper erfordern, wollten wir Objektiv Biomechanik zu studieren, durch die Replikation physiologischen Unterkunft.

<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

Das Ziel dieses Protokolls ist es, die Biomechanik des physiologischen Unterkunft auf kostengünstige, praktische Weise nachahmen. Unterkunft wird durch die Kontraktion der Ziliarkörper und Entspannung Zonule Fasern, die Ergebnisse in die Verdickung der Linse notwendig für Nahsehen erreicht. Hier präsentieren wir Ihnen eine neuartige, einfache Methode, die in der Unterkunft repliziert wird, durch die Anspannung der Zonules an der Linsenkapsel über einer manuellen Objektiv trage (MLS) angeschlossen. Diese Methode überwacht die radiale Dehnung erreicht durch ein Objektiv bei einer konsequenten Krafteinwirkung umkippen und ermöglicht einen Vergleich der Aufnahme-Objektive, die gedehnt werden können, um nicht Platz für Objektive, die gedehnt werden kann nicht. Wichtig ist, die Bahre Paare Zonules direkt, und nicht der Sklera des Auges, erfordern somit nur das Objektiv, Zonules, und Ziliarkörper anstatt den gesamten Globus-Probe. Dieser Unterschied kann die Kosten für den Erwerb Spender Kadaver Objektive von etwa 62 % im Vergleich zum Erwerb einer ganzen Welt erheblich verringern.

Porcines Augen, eine gemeinsame Probe für das Studium Presbyopie über Objektiv Dehnung4,15, stammen, (n = 10) von einem lokalen Schlachthof und dieses Protokoll wurde verwendet, um die Unterkunft Fähigkeit der Linsen zu beobachten. Abbildung 5 A zeigt den Vergleich der porcinen Linse vor und nach dem Dehnen über die MLS. Gab es eine durchschnittlich 0,19 ± 0,07 mm Erhöhung Linse...

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Simulating the Mechanics of Lens Accommodation via a Manual Lens Stretcher

Die Mechanik der Linse Unterkunft über einen manuellen Objektiv Stretcher simulieren

Wir präsentieren Ihnen eine effiziente Methode des Studiums Objektiv Unterkunft mithilfe einer manuellen Objektiv trage. Das Protokoll Mimik physiologischen Unterkunft durch Ziehen der Zonules um die Linsenkapsel dabei verbunden erstreckt sich das Objektiv.

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

Impulsive Druckbeaufschlagung des neuronalen Zellen zur Traumatic Brain Injury Study

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

Forschung

Biotechnik

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

Magnet-Resonanz-Elastographie Methodik für die Beurteilung von Tissue Engineering gewonnenen Konstrukts Wachstum

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

Die Überwachung der Wand Mechanik Während der Entfaltung des Stents in einem Gefäß

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

Lignin Herunterregulierung<em&gt; Zea mays</em&gt; Über dsRNAi und Klason Lignin 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

Bestimmung des Zetapotentials über Nanoparticle Translokation Geschwindigkeiten durch eine Tunable Nanopore: Die Verwendung von DNA-modifizierten Partikel als Beispiel

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

Musterung der Geometrie menschlicher embryonaler Stammzellkolonien auf konformen Substraten zur Kontrolle der Gewebe-Level-Mechanik

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

Untersuchung der Myosin-Ensemblemechanik in Aktinfilamentbündeln mit einer optischen Pinzette

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

Quantifizierung okulomotorischer Reaktionen und Akkommodation durch Instrumentierung und Analyse-Toolboxen

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

Die Mechanik (poro-)elastischer kontraktiler Actomyosin-Netzwerke als Modellsystem des Zellzytoskeletts

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 

Quantitative Charakterisierung der Eigenschaften von flüssigen lichtempfindlichen Biotinten für den kontinuierlichen digitalen Lichtverarbeitungsdruck

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