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Bioengineering

मापने और मानव परत corneum में मॉडलिंग सिकुड़ा सुखाने

Published: March 1, 2017 doi: 10.3791/55336
Automatic Translation
1, 1
1Department of Biomedical Engineering, Binghamton University

Summary

यह लेख गतिशील सुखाने व्यवहार और स्थानिक द्वारा एक elastomer सब्सट्रेट का पालन परिपत्र ऊतकों के नमूनों की में विमान सुखाने विस्थापन का समाधान मापने परत corneum के यांत्रिक गुणों बढ़ाता की एक विधि का वर्णन है। इस तकनीक को मापने के लिए कैसे अलग रासायनिक उपचार बदल सुखाने और ऊतक यांत्रिक गुणों के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है।

Abstract

परत corneum (एससी) सबसे सतही त्वचा की परत है। बाहरी वातावरण के साथ अपने संपर्क का मतलब है कि इस ऊतक की परत दोनों एजेंटों और परिवेश नमी में दैनिक रूपों की सफाई के अधीन है; जो दोनों के ऊतक के पानी की सामग्री को बदल सकते हैं। गंभीर बाधा रोग या कम नमी के वातावरण से पानी की मात्रा में कटौती अनुसूचित जाति की जकड़न को बदलने और सुखाने के तनावों से एक का निर्माण हुआ हो सकता है। चरम स्थितियों में, इन कारकों के ऊतकों के यांत्रिक टूटना पैदा कर सकता है। हम अनुसूचित जाति के यांत्रिक गुणों सूखने पर में गतिशील परिवर्तन बढ़ाता का एक उच्च throughput विधि की स्थापना की है। इस तकनीक को सुखाने के व्यवहार में परिवर्तन और अनुसूचित जाति के यांत्रिक गुणों कॉस्मेटिक cleanser और moisturizer उपचार के साथ यों को नियोजित किया जा सकता है। यह एक elastomer सब्सट्रेट का पालन परिपत्र ऊतकों के नमूनों की spatially हल में विमान सुखाने विस्थापन में गतिशील रूपों को मापने के द्वारा हासिल की है। में विमान रेडियल विस्थापन ACQसुखाने के दौरान uired azimuthally औसत और एक रेखीय लोचदार सिकुड़ना मॉडल पर आधारित एक प्रोफ़ाइल के साथ लगे हैं। सूखने के तनाव और अनुसूचित जाति लोचदार मापांक में गतिशील परिवर्तन तो फिट मॉडल प्रोफाइल से निकाला जा सकता है।

Introduction

एपिडर्मिस की सबसे बाहरी परत, या परत corneum (अनुसूचित जाति) एक लिपिड अमीर मैट्रिक्स 1, 2 से घिरा हुआ एकजुट corneocyte कोशिकाओं के होते हैं। अनुसूचित जाति की संरचना और संरचनात्मक अखंडता सही बाधा कार्यक्षमता 3, जो सूक्ष्मजीवों से आक्रमण को रोकता है और दोनों यांत्रिक बलों और अत्यधिक पानी 4 हानि को तैयार नहीं बनाए रखने के लिए आवश्यक है। पर्सनल केयर उत्पादों की क्षमता को बनाए रखने या त्वचा बाधा समारोह नीचा करने के लिए त्वचा स्वास्थ्य और सौंदर्य प्रसाधन उद्योग से 5 महान ब्याज की है। पर्सनल केयर उत्पादों की दैनिक आवेदन अनुसूचित जाति 6, 7, 8 के यांत्रिक गुणों को बदलने के लिए जाना जाता है। उदाहरण के लिए, कॉस्मेटिक cleansers में निहित surfactants लोचदार मापांक में काफी बढ़ जाती है और एक का निर्माण हुआ पैदा कर सकता हैअनुसूचित जाति में सुखाने के तनावों, ऊतक की प्रवृत्ति बढ़ती जा रही 7 दरार करने के लिए, 9। लगभग सभी कॉस्मेटिक moisturizers में निहित ग्लिसरॉल अनुसूचित जाति नरम और सुखाने के तनावों 8, 10, 11, ऊतक संबंध विच्छेद की संभावना को कम करने के बिल्ड-अप घटा सकते हैं।

विधि इस लेख में विस्तृत गतिशील सुखाने व्यवहार और नियंत्रित वातावरण 7 में अनुसूचित जाति सुखाने के यांत्रिक गुणों, 8 बढ़ाता करने में सक्षम है। इससे पहले, इस तकनीक गतिशील सुखाने व्यवहार में परिवर्तन और अनुसूचित जाति के ऊतकों के यांत्रिक गुणों पर विभिन्न कॉस्मेटिक उत्पादों के प्रभाव elucidating में सक्षम होना करने के लिए प्रदर्शन किया गया है। यह मानव अनुसूचित जाति ऊतक एक नरम elastomer सब्सट्रेट करने के लिए पालन के सूखने प्रेरित संकोचन बढ़ाता द्वारा हासिल की है, एक साधारण के साथ फिटिंग सुखाने विस्थापनसिकुड़ना मॉडल, और फिर लोचदार मापांक निकालने और फिट प्रोफ़ाइल से तनाव सुखाने। जब एकाधिक अनुसूचित जाति नमूनों की जांच की आवश्यकता है, इस विधि अक्षीय tensometry करने के लिए एक और अधिक तेजी विकल्प, काफी कम ऊतक इस्तेमाल करता है और नमूना नीचे से वाष्पीकरण को रोकने के द्वारा और अधिक physiologically प्रासंगिक सुखाने प्रदान करता है प्रदान करता है।

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Protocol

एक छूट दी गई मंजूरी (3002-13) स्वास्थ्य विभाग के अनुसार de-पहचान ऊतकों के नमूनों और मानव सेवा नियमों का उपयोग कर अनुसंधान बाहर ले जाने के लिए, 45 सीएफआर 46.101 (ख) (4) प्रदान की गई थी। पूर्ण मोटाई त्वचा वैकल्पिक सर्जरी से प्राप्त होता है। इस अनुच्छेद में, ऊतक स्रोत 66 वर्षीय कोकेशियान महिला स्तन है।

1. Elastomer लेपित coverslips की तैयारी

  1. एक 20 एमएल कांच की शीशी में, 184 Sylgard इलाज एजेंट की 0.107 ग्राम मिश्रण 5.893 छ आधार के साथ। कुल मिश्रण बड़े पैमाने पर 55 के एजेंट अनुपात के इलाज के लिए एक आधार के साथ 6 ग्राम है: 1।
  2. एक गिलास छड़ी के साथ मिश्रण एकरूपता सुनिश्चित करने के बाद, एक निर्वात चैम्बर और देगास में कांच की शीशी जगह सभी बुलबुले को दूर करने के लिए।
  3. एक स्पिन coater के केंद्र में एक गिलास को कवर पर्ची (55 मिमी x 25 मिमी) रखें। मिश्रण के ~ 1 एमएल कवर पर्ची के केंद्र पर जोड़ें। अंत कैंची से काट के साथ एक 5000 μL पिपेट का प्रयोग करें। स्पिन कोट 60 एस के लिए 2,000 rpm पर कवर पर्ची।
    1. इस पी दोहराएँrocess 5-6 substrates बनाने के लिए।
  4. 60 डिग्री सेल्सियस पर 12 घंटे के लिए एक ओवन में कवर फिसल जाता है इलाज।
  5. एक रेजर ब्लेड का प्रयोग आंशिक रूप से एक बलि सब्सट्रेट से इलास्टोमेर फिल्म हटाने के लिए। इलास्टोमेर फिल्म और उजागर कांच के जहाज़ की छत पर चिह्नित करने के लिए एक अमिट मार्कर का प्रयोग करें।
  6. एक औंधा माइक्रोस्कोप पर नमूना माउंट और दो निशान के फोकल विमानों के बीच जेड ऊंचाई में अंतर रिकॉर्ड करने के लिए एक दूरस्थ ध्यान गौण का उपयोग करें। इस elastomer सब्सट्रेट मोटाई, ज से मेल खाती है।

2. परत corneum की तैयारी

  1. 60 डिग्री सेल्सियस के लिए आधे विआयनीकृत पानी (DW) के साथ भरा एक गिलास बीकर गर्म करने के लिए एक पानी के स्नान या गर्म हलचल प्लेट का प्रयोग करें। एक जैविक सुरक्षा कैबिनेट के अंदर, 4 मिनट के लिए पानी में पूर्ण मोटाई मानव त्वचा को विसर्जित कर दिया।
  2. इसके तत्काल बाद DW 4 मिनट के लिए 10 डिग्री सेल्सियस के लिए <ठंडा एक बीकर युक्त त्वचा नमूना हस्तांतरण। आधा बीकर भरने biohazardous सामग्री की splashing को कम करता है।
  3. बीकर, एक पेट्री डिश में जगह से त्वचा निकालें, और धीरे से मुड़े नाक ऊतक चिमटी की एक जोड़ी का उपयोग एपिडर्मिस अलग।
  4. पृथक एपिडर्मिस धुंध के साथ लाइन में खड़ा एक पेट्री डिश में नीचे रखें बेसल की ओर। सुनिश्चित करें बेसल परत पूरी तरह से धुंध के साथ संपर्क में है।
    1. एक 0.25% (wt / खंड) IX-एस सुअर का अग्न्याशय trypsin समाधान कमरे के तापमान पर 6-8 घंटे के लिए 0.1 एम फॉस्फेट बफर खारा में भंग टाइप में धुंध लेना। धुंध गीला करने के लिए कंटेनर में ही पर्याप्त trypsin जोड़ें।
  5. ऊतक चिमटी के साथ धुंध लिफ्ट और आंशिक रूप से DW के साथ भरा एक कंटेनर में तैरने लगते हैं। धीरे अनुसूचित जाति धुंध से अलग करने के लिए खींच।
  6. DW में परत corneum धो 3-4 बार अवशिष्ट एपिडर्मल ऊतक है कि अनुसूचित जाति के साथ जुड़ा रहता हटा दें।
  7. DW में 0.4% ग्लाइसिन मैक्स (सोयाबीन) trypsin अवरोध का एक समाधान में पृथक अनुसूचित जाति फ्लोट। 10 मिनट के लिए ऊतक आंदोलन करने के लिए एक थाली प्रकार के बरतन का प्रयोग करें।
  8. आंशिक रूप से एक पेट्री डिश में अनुसूचित जाति फ्लोटDW के साथ भर दिया। 10 मिनट के लिए ऊतक आंदोलन करने के लिए एक थाली प्रकार के बरतन का प्रयोग करें।
  9. कमरे के तापमान पर 48 घंटे के लिए एक अल्ट्रा ठीक प्लास्टिक की जाली पर अलग अनुसूचित जाति चादर शुष्क (25 डिग्री सेल्सियस, 40% सापेक्ष आर्द्रता (आरएच))।
  10. जाल से अनुसूचित जाति अलग और एक परिपत्र छेद पंच का उपयोग अलग-अलग परिपत्र आर = 3 मिमी त्रिज्या के नमूने बाहर काट दिया। मार्क एक अमिट मार्कर का उपयोग कर एक छोटा सा सर्पिल निशान के साथ outmost चेहरे के केंद्र। यह अनुसूचित जाति के जहाज़ की छत को पहचानने के लिए एक दृश्य संकेत प्रदान करता है।
    ध्यान दें: अमिट छाप नमूना है, जहां सूखने विकृतियों छोटी से छोटी होगी के केंद्र में लागू किया जाना चाहिए। यह दर्ज की गई सुखाने विस्थापन प्रोफाइल पर मार्कर के प्रभाव को कम कर देंगे।

3. नमूना उपचार और बयान

  1. 15 एमएल DW 90 μL फ्लोरोसेंट मार्कर मोती युक्त में 30 मिनट के लिए अनुसूचित जाति के नमूने आंदोलन (505/515 एनएम, 1 माइक्रोन व्यास, कार्बोक्सिलेट संशोधित)। इस जमा अनुसूचित जाति की सतह पर मोती
    नोट: जबकि एल के बयानअनुसूचित जाति पर मोतियों की ARGE संख्या मोती वर्तमान 12 नमूने बिना मामूली धीमी गति से सुखाने रिश्तेदार, यह में विमान विरूपण क्षेत्रों है कि बाद में प्राप्त किया जा सकता है के स्थानिक संकल्प को अधिकतम जाएगा सकता है। जोड़ा मनका मात्रा का चुनाव इसलिए तदर्थ बनाया जाना चाहिए।
  2. अनुसूचित जाति के नमूने निकालें और उन्हें आंशिक रूप से DW के साथ भरा एक पेट्री डिश में जगह है।
  3. आंशिक रूप से 15-30 डिग्री के कोण पर उथले DW में एक सब्सट्रेट विसर्जित कर दिया।
  4. सब्सट्रेट और पानी इंटरफेस के बीच संपर्क लाइन पर चल अनुसूचित जाति के नमूने के एक किनारे पिन। खड़ी पानी से सब्सट्रेट वापस लेने के सुचारू रूप से झुर्रियां या फँस हवा के बुलबुले के बिना सब्सट्रेट करने के लिए अनुसूचित जाति नमूना टुकड़े टुकड़े हो जाएगा।
  5. दोहराएँ कदम 3.4 प्रत्येक सब्सट्रेट पर 6 अनुसूचित जाति नमूनों को जगह है। नमूने के बीच कम से कम एक 2-3 मिमी की खाई को छोड़ दो और नमूना फाड़ना सब्सट्रेट किनारे के करीब से बचें। यह किसी अन्य रूप में एक नमूना प्रभावित सुखाने विस्थापन के सूखने से बचाता है। 60 मिनट के लिए प्रयोगशाला परिस्थितियों में रखा अनुसूचित जाति के नमूने सूखी। यह अनुसूचित जाति और सब्सट्रेट के बीच अवशिष्ट पानी भाप के लिए अनुमति देता है और पूरा ऊतक आसंजन सुनिश्चित करता है।
    नोट: इस मोड़ पर, अनुसूचित जाति के नमूने एक रासायनिक या कॉस्मेटिक योगों 7, 8 के साथ substrates समय की एक अपेक्षित अवधि के लिए एक वांछित समाधान में उल्टा रखकर इलाज किया जा सकता है। एक बार इलाज के चरण को दोहराएँ कदम 3.6 प्रदर्शन किया है। सूखने के बाद, सब्सट्रेट करने के लिए अनुसूचित जाति के नमूनों की अधूरी आसंजन प्रेषित प्रकाश माइक्रोस्कोपी का उपयोग सत्यापित किया जा सकता। अनुसूचित जाति नमूना या Delaminated किनारों में फंसे बुलबुले अच्छी तरह से परिभाषित किनारों के साथ नमूने में स्पष्ट विपरीत बदलाव के रूप में होगा।
  6. आंशिक रूप से एक भली भांति बंद करके सील बंद कंटेनर में पानी से भरा एक पेट्री डिश रखकर एक आर्द्रता चैम्बर बनाएँ।
  7. 24 घंटे के लिए चैम्बर में जगह substrates के 99% की सापेक्ष आर्द्रता को संतुलित करने के लिए। Petr में substrates जगह नहीं हैमैं पकवान।

4. माइक्रोस्कोप पर्यावरण नियंत्रण

  1. एक आर्द्रता नियंत्रण एक माइक्रोस्कोप mountable छिड़काव चैम्बर से जुड़ा प्रणाली के माध्यम से पर्यावरण की स्थिति का नियंत्रण हासिल। आर्द्रता नियंत्रण प्रणाली का विवरण जर्मन एट अल में प्रदान की जाती हैं। (2013) 7 और लियू और जर्मन (2015) 8।
  2. माइक्रोस्कोप पर सब्सट्रेट माउंट, सब्सट्रेट पर छिड़काव चैम्बर जगह और वैक्यूम तेल का उपयोग कर elastomer के लिए छिड़काव चैम्बर के किनारों को सील।
  3. एक बार घुड़सवार, प्रयोग करने से पहले 99% आरएच करने के लिए आंतरिक हवा संतुलित करना। यह प्रयोग करने से पहले पानी का वाष्पीकरण से बचाता है। एक बार जब वर्गों 5 या 7 में इमेजिंग शुरू हो गया है, वांछित मूल्य के लिए आंतरिक हवा में नमी कम।
    नोट: इस लेख में, अनुसूचित जाति के नमूने 25% आरएच करने के लिए सूख रहे हैं

5. विमान सुखाने विस्थापन में इमेजिंग

  1. एक औंधा microsco का उपयोग करते हुए अनुसूचित जाति के नमूनों की छवियों का मोल1X उद्देश्य लेंस के साथ पीई। फ्लोरोसेंट मोती FITC फिल्टर (503-530 एनएम उत्सर्जन bandpass) के साथ एक प्रकाश इंजन का उपयोग कर उत्तेजित। कई नमूने एक स्वचालित XY मंच का उपयोग सुखाने के दौरान क्रमिक रूप से imaged किया जा सकता है।
  2. रिकार्ड फ्लोरोसेंट और प्रेषित प्रकाश छवियों 1392 x 1040 पिक्सल के एक संकल्प पर एक डिजिटल सीसीडी कैमरे का उपयोग। प्रत्येक छवि के मद्देनजर क्षेत्र 8.98 x 6.71 मिमी, एक पूर्ण अनुसूचित जाति नमूना कब्जा करने के लिए एक एकल छवि की इजाजत दी है। छवियों 16 घंटे के लिए 10 मिनट की एक आवृत्ति के साथ ले लो।

6. मोटाई मापन के लिए सब्सट्रेट तैयारी

  1. कुछ छोटे प्लास्टिक की टोपी में, एक रासायनिक धूआं हुड में, जगह 1 एमएल silane (≥98% 3-aminopropyltriethoxysilane)। धारा 1 और 5 घंटे के लिए एक मोहरबंद कंटेनर में टोपी से इलास्टोमेर substrates रखें। substrates सीधे silane के साथ संपर्क में आने के लिए अनुमति न दें।
  2. एक 1.5 मिलीलीटर ट्यूब में, (≥99% - - (3-Dimethylaminopropyl) -ethylcarbodiimide हाइड्रोक्लोराइड एन एन) 5 ईडीसी की मिलीग्राम जोड़ें। 50 जोड़ेईडीसी के लिए DW के 0 μL। एक भंवर मिक्सर के साथ 10 एस के लिए समाधान के आंदोलन।
  3. 0.076 ग्राम सोडियम tetraborate और 0.1 ग्राम बोरिक एसिड 20 एमएल DW में जोड़े। 70 डिग्री सेल्सियस (1 ज) पर एक चुंबकीय उत्तेजक का उपयोग कर मिलाएं। बोरिक एसिड जोड़ें जब तक पीएच 7.4 है।
  4. borate बफर के 20 एमएल 50 एमएल अपकेंद्रित्र ट्यूब में जोड़े। 1 माइक्रोन मोती (535/575 एनएम, कार्बोक्सिलेट संशोधित) के 60 μL borate बफर में जोड़े। अंत में, 200 μL ईडीसी समाधान बोतल के जोड़ें। ट्यूब मनका समाधान मिश्रण है और फिर एक 10 सेमी व्यास पेट्री डिश में डालना हिला।
  5. कंटेनर से silanated substrates निकालें और उन्हें मनका समाधान में नीचे elastomer फिल्म साइड जगह है। फंस बनने से बुलबुले को रोकने के लिए तो धीरे धीरे करो। दो substrates प्रत्येक पेट्री डिश में फिट होगा।
  6. substrates छोड़ दो 45 मिनट के लिए मनका समाधान में तैरने लगते हैं।
  7. चिमटी का प्रयोग करें, मनका समाधान से substrates दूर करने के लिए तो DW में कुल्ला अपार मोती हटा दें।
  8. एयर substrates सूखी। पर संपीड़ित हवा में उड़ाइलास्टोमेर फिल्म सतह पानी के धब्बे के गठन को कम कर देता है।
  9. जब तक अनुसूचित जाति नमूना बयान मोतियों की तस्वीर विरंजन को रोकने के लिए एक अपारदर्शी बॉक्स में substrates सील।

7. अनुसूचित जाति की इमेजिंग मोटाई

  1. एक सब्सट्रेट धारा 3 का उपयोग करने के लिए हालांकि पर जमा अनुसूचित जाति के नमूने, DW के लिए फ्लोरोसेंट मोती जोड़ने के बिना 3.1 कदम प्रदर्शन करते हैं। इसके अतिरिक्त, 3.6 कदम पूरा करने से पहले एक विंदुक के साथ प्रत्येक जमा अनुसूचित जाति नमूना की सतह के लिए undiluted फ्लोरोसेंट मार्कर मनका समाधान (505/515 एनएम, 0.1 मीटर व्यास) के एक 5 μL बूंद लागू होते हैं।
  2. 40x उद्देश्य लेंस के साथ माइक्रोस्कोप का उपयोग अनुसूचित जाति मोटाई की माप स्थापित करना। समय के साथ अनुसूचित जाति के नमूनों की मोटाई मापने के अनुसूचित जाति-सब्सट्रेट इंटरफेस में स्थित दो मनका परत फोकल विमानों और अनुसूचित जाति के जहाज़ की छत के बीच जेड ऊंचाई में अंतर रिकॉर्ड करने के लिए एक दूरस्थ ध्यान गौण इस्तेमाल करते हैं।
  3. एक 3 घंटे सूखने की अवधि में प्रत्येक अनुसूचित जाति नमूने के 3 क्षेत्रों की मोटाई मापने। मोटाईअनुसूचित जाति के नमूनों की इस समय सीमा के भीतर 8 एक स्थिर राज्य मूल्य तक पहुँचता है।

8. बढ़ाता है और मॉडलिंग ऊतक विरूपण

  1. प्रत्येक दर्ज बार कदम पर फ्लोरोसेंट छवियों से spatially हल में विमान सुखाने विस्थापन प्राप्त करने के कण छवि velocimetry 13 का प्रयोग करें।
  2. प्रत्येक त्रिज्यात सममित अनुसूचित जाति नमूने के विस्थापन क्षेत्र से azimuthally औसतन रेडियल और दिगंशीय विस्थापन प्रोफाइल प्राप्त करने के लिए MATLAB का प्रयोग करें।
    नोट: एक उदाहरण डाटासेट (हकदार 'd.mat') और MATLAB कोड (हकदार 'PIV-processing.m') है कि दोनों इस कदम और कदम 8.3 करता है पूरक जानकारी में प्रदान किया गया है।
  3. एक मॉडल 7, 8, 14, 15, 16 एक सिकुड़ते रैखिक लोचदार circula के रूप में सुखाने अनुसूचित जाति का वर्णन करने के लिए रेडियल विस्थापन प्रोफाइल फ़िटसमय के आर डिस्क मोटाई, ज अनुसूचित जाति, त्रिज्या, आर, और लोचदार मापांक, ई अनुसूचित जाति, लोचदार मापांक के साथ एक विरूप्य लोचदार सब्सट्रेट का पालन बदलती, ई मान लें अनुसूचित जाति एक अच्छी तरह से परिभाषित किया है और निरंतर पॉसों के अनुपात है, ν अनुसूचित जाति 0.4 = 7 8। सबसे अच्छा एक न्यूनतम कम से कम वर्गों दृष्टिकोण का उपयोग फिट बैठता प्राप्त करते हैं।
    नोट: मॉडल फिटिंग के लिए इस्तेमाल किया संशोधित Bessel कार्य के संदर्भ में रेडियल विस्थापन का वर्णन कर रहे हैं:
    समीकरण (1)
    साथ में समीकरण , समीकरण तथा समीकरण
    अवधि समीकरण द्वारा दिए गए एक प्रवेश गहराई से मेल खाती है,
    "समीकरण"समीकरण एक सब्सट्रेट कठोरता पैरामीटर अर्थ; वैध जब नमूना आकार सब्सट्रेट मोटाई की तुलना में काफी अधिक है। इधर, मानकों, समीकरण तथा समीकरण क्रमशः सब्सट्रेट मोटाई पॉसों के अनुपात निरूपित। सिलिकॉन elastomer सब्सट्रेट 17 की पॉसों के अनुपात ν = 0.5 है।
  4. प्राप्त मॉडल मापदंडों से कम समीकरण (1) के फिट चौकों रेडियल विस्थापन प्रोफ़ाइल से हर बार कदम पर अल्फा और β।
    1. अनुसूचित जाति लोचदार मापांक, ई अनुसूचित जाति प्राप्त करने के लिए फिटिंग पैरामीटर β रोजगार, अभिव्यक्ति का उपयोग कर,
      समीकरण
    2. बदलती सिकुड़ा सुखाने stre समय प्राप्त करने के लिए फिटिंग पैरामीटर α का प्रयोग करेंएस एस, पीएससी, अभिव्यक्ति का उपयोग कर,
      समीकरण

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Representative Results

चित्रा 1 (क) फ्लोरोसेंट मोती (धारा 3) के साथ लेपित एक अनुसूचित जाति के नमूने के एक प्रतिनिधि फ्लोरोसेंट छवि को दर्शाता है। नमूने के लिए इसी प्रेषित प्रकाश छवि चित्रा 1 (ख) के नमूनों की परिपत्र समरूपता के कारण स्थानिक संकल्प लिया सुखाने विस्थापन उस के बाद 25% आरएच 16 h सुखाने के लिए फार्म का एक तरकश साजिश के साथ मढ़ा में दिखाया गया है, इन विस्थापन azimuthally हो सकता है औसत। चित्रा 1 (ग) रेडियल (यू आर, ठोस लाल रेखा) और दिगंशीय (यू θ, धराशायी नीली रेखा) विस्थापन प्रोफाइल आयामरहित रेडियल स्थिति, आर / आर के खिलाफ साजिश रची पता चलता है। इधर, आर मतलब अनुसूचित जाति नमूना त्रिज्या अर्थ, आर / आर = 0 नमूना केंद्र और आर / आर = 1 अर्थ बढ़त को दर्शाता है। प्रत्येक रेडियल स्थिति पर मानक विचलन औसत के आसपास छायांकित क्षेत्रों से चिह्नित हैं। इन बदलावों मुख्य रूप से अनुसूचित जाति 3 की संरचनात्मक विविधता की वजह से कर रहे हैं <sup>, 7, 12। सुखाने के दौरान दिगंशीय विस्थापन छोटे रहते हैं। रेडियल विस्थापन प्रोफाइल हालांकि बढ़त और परिमाण में बढ़ने जब तक एक संतुलन तक पहुँच जाता है के लिए केंद्र से monotonically वृद्धि हुई है।

आकृति 1
चित्रा 1: परिपत्र अनुसूचित जाति नमूना (6.2 मिमी व्यास) एक 25 ± 1% आरएच वातावरण में 15 घंटे के लिए सुखाने के बाद लोचदार मापांक ई = 16 ± 1 किलो पास्कल के साथ एक elastomer सब्सट्रेट का पालन किया। (क) अनुसूचित जाति नमूना के लिए इस्तेमाल जमा फ्लोरोसेंट मार्कर मोती उजागर करने का फ्लोरोसेंट छवि के स्थानिक में विमान सुखाने विस्थापन का समाधान ट्रैकिंग। Spatially हल में विमान सुखाने विस्थापन अनुसूचित जाति नमूने के एक प्रेषित प्रकाश छवि पर मढ़ा (ख) तरकश साजिश है। (ग) Azimuthally औसतन रेडियल (यू आर, ठोस लाल रेखा) औरदिगंशीय (यू θ, नीले धराशायी लाइन) नमूने के विस्थापन आयामरहित रेडियल स्थिति, आर / आर के खिलाफ साजिश रची। यू के सकारात्मक मूल्यों विस्थापन सिकुड़ा के अनुरूप आर। लाइनों के आसपास के छायांकित क्षेत्रों प्रत्येक रेडियल स्थिति में मतलब के बारे में मानक विचलन का संकेत मिलता है। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

30 मिनट के अंतराल पर दर्ज की प्रोफाइल चित्रा 2 (ए) में साजिश रची और में विमान विस्थापन के समय विकास दिखा रहे हैं। औसत अनुसूचित जाति मोटाई, ज अनुसूचित जाति, चित्रा 2 में साजिश रची है (ख)। पहले 2 घंटे से अधिक मुख्य रूप से सुखाने में होने के दौरान अनुसूचित जाति के कम हो जाती है।

चित्र 2
चित्रा 2: (क)रेडियल विस्थापन प्रोफाइल (यू आर, ठोस लाल लाइनों) 30 मिनट के अंतराल पर 25% आरएच की स्थिति एक ठेठ अनुसूचित जाति के लिए नमूना आयामरहित रेडियल स्थिति आर / आर के खिलाफ साजिश रची में एक 15 घंटे की अवधि में सुखाने के ओवरले। यू के सकारात्मक मूल्यों विस्थापन सिकुड़ा के अनुरूप आर। (ख) औसत अनुसूचित जाति नमूना मोटाई, (ज अनुसूचित जाति, एन = 3), सुखाने समय के खिलाफ साजिश रची। (ग) से कम से कम कम से कम वर्गों फिट बैठता है (क) मढ़ा रेडियल विस्थापन प्रोफाइल समीकरण की (ब्लू लाइन धराशायी) (1) पहली और आखिरी दर्ज की रेडियल विस्थापन प्रोफ़ाइल के लिए। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

फिटिंग विस्थापन रैखिक लोचदार सिकुड़ना मॉडल समीकरण (1) सुखाने अनुसूचित जाति के यांत्रिक गुणों में आगे अंतर्दृष्टि प्रदान करता है के द्वारा वर्णित के साथ प्रोफाइल। विस्थापन प्रोफाइल एक टी हर बार कदम के रूप में चित्रा 2 (ग) में दिखाया गया है, एक न्यूनतम कम से कम वर्गों दृष्टिकोण का उपयोग कर मॉडल के साथ लगे हैं। सिकुड़ा सुखाने तनाव, पी अनुसूचित जाति, और लोचदार मापांक, ई अनुसूचित जाति, बाद में हर बार कदम पर मॉडल से निकाले जाते हैं। इन मानकों (3 व्यक्ति अनुसूचित जाति के नमूने के आधार पर) में औसत परिवर्तन 3 आंकड़े में क्रमश दिखाए जाते हैं (एक) और 3 (ख)। दोनों मानकों पहले 2 घंटे सूखने की अवधि में तेजी से वृद्धि हुई है और 5 घंटे के भीतर एक पठार तक पहुँचने।

चित्र तीन
चित्रा 3: (क) औसतन अनुसूचित जाति लोचदार मापांक, ई अनुसूचित जाति, एक 15 घंटे की अवधि में सुखाने समय के खिलाफ साजिश रची। (ख) औसत सिकुड़ा सुखाने तनाव, पी अनुसूचित जाति, एक 15 घंटे की अवधि में सुखाने समय के खिलाफ साजिश रची।"_blank"> यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

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Discussion

इस अनुच्छेद में, हम एक तकनीक है कि गतिशील सुखाने व्यवहार और मानव अनुसूचित जाति के यांत्रिक गुणों को मापने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता का वर्णन है। पिछले अध्ययनों से दिखा दिया है कि इस तकनीक को पर्यावरण की स्थिति और रासायनिक उत्पादों आमतौर पर अनुसूचित जाति 7, 8 के गतिशील सुखाने व्यवहार पर कॉस्मेटिक cleansers और moisturizers में इस्तेमाल के प्रभाव को यों इस्तेमाल किया जा सकता है। प्रोटोकॉल में महत्वपूर्ण कदम के एक नंबर रहे हैं। सबसे पहले, अनुसूचित जाति पानी सामग्री के साथ विशेष रूप से फूल जाती है; इसलिए, अनुसूचित जाति मोटाई के साथ ही साथ में विमान विस्थापन माप सही लोचदार मापांक की भविष्यवाणी और तनाव परिमाण सुखाने के लिए आवश्यक हैं। दूसरे, नमूने पूरी तरह से सब्सट्रेट करने के लिए पालन किया जाना चाहिए। दो या दो से आसंजन, गैर त्रिज्यात सममित नमूने या छोटे आँसू या छेद के साथ नमूनों से बचा जाना चाहिए क्योंकि वे काफी विकृतियों को सुखाने के वितरण पर असर पड़ेगा और रेडियल विस्थापन प्रोफ़ाइल का उपयोगमॉडल फिटिंग के लिए डी।

अगर एक आर्द्रता नियंत्रण प्रणाली उपलब्ध नहीं है तकनीक का इस्तेमाल किया जा सकता है। पर्यावरण नियंत्रण के बिना, ऊतक के नमूने प्रयोगशाला परिस्थितियों 12 में सूख जाएगा। जैसे, प्रयोगशाला वातावरण लगातार नजर रखी जानी चाहिए और बनाए रखा, सुखाने व्यवहार के रूप में और परिणाम के repeatability तापमान और आर्द्रता में दोनों प्रतिदिन और मौसमी बदलाव से प्रभावित हो जाएगा।

वर्तमान में, तकनीक केवल नमूने है कि सब्सट्रेट का पालन करना और इलास्टोमेर फिल्म के भीतर विकृतियों पैदा कर सकते हैं करने के लिए सीमित है। तकनीक आसानी से नमूने परीक्षण है कि छोटे में विमान विस्थापन से गुजरना, सब्सट्रेट लोचदार मापांक 12 को कम करने से अनुकूलित किया जा सकता है, जबकि नमूनों से परिणाम है कि बस सब्सट्रेट पर पर्ची अर्थ की कमी होगी।

कई सुखाने व्यवहार और यांत्रिक में vivo और पूर्व vivo तकनीक है कि आकलन कर सकते हैंअनुसूचित जाति के गुणों 3, 8, 9, 10, 18, 19, 20, 21 सूचित किया गया है। हालांकि, इन विवो तकनीक पूरी तरह से अंतर्निहित एपिडर्मल और चमड़े का परतों से अनुसूचित जाति में यांत्रिक परिवर्तन भेद नहीं कर सकते। इसके अलावा, पूर्व विवो तकनीक को आम तौर पर केवल प्रयोग के प्रति एक नमूना आकलन कर सकते हैं। विधि हम इस लेख में रिपोर्ट 6 अनुसूचित जाति के नमूने प्रयोग के प्रति मूल्यांकन किया जाना करने के लिए अनुमति देता है। सब्सट्रेट और पर्यावरण कक्ष के आकार हालांकि अधिक नमूनों को एक साथ मूल्यांकन किया जा करने की अनुमति के लिए बढ़ाया जा सकता है। हम n = 6 अनुसूचित जाति के नमूने, के ~ 13 h तैयारी और परीक्षण के लिए आवश्यक है एक timescale, सब्सट्रेट के इलाज और ऊतक संतुलन को छोड़कर के लिए अनुमान है। इसकी तुलना में, हम एक अक्षीय tensometry परीक्षण अधिक की आवश्यकता होगी अनुमानदो बार इस अवधि की तुलना में। गौरतलब कम अनुसूचित जाति ऊतक भी tensometry 9 (2.5 सेमी 2) के लिए आवश्यक उन के साथ तुलना में अलग-अलग नमूना (0.28 सेमी 2) के अनुसार आवश्यक है। इस तकनीक को आगे अनुसूचित जाति के ऊतकों के नीचे से वाष्पीकरण को रोकने के द्वारा और अधिक physiologically प्रासंगिक सुखाने में सक्षम बनाता है। अनुसूचित जाति में सुखाने के व्यवहार और यांत्रिकी का आकलन करने के अलावा, हमें विश्वास है कि इस तकनीक को भी बहुलक या कोलाइडयन प्रणाली है कि सूखने पर एक जोड़नेवाला फिल्म के लिए फार्म के अध्ययन के लिए लागू किया जा सकता है।

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Materials

Name Company Catalog Number Comments
Silicone elastomer base Dow-Corning 1064291
Silicone elastomer Curing Agent Dow-Corning 1015311
FluoSpheres Carboxylate 0.1 µm yellow green fluorescent 505/515  Thermo Fisher F8803
FluoSpheres Carboxylate 1 µm yellow green fluorescent 505/515  Thermo Fisher F8823
FluoSpheres Carboxylate 1 µm nile red fluorescent 535/575  Thermo Fisher F8819
Trypsin from porcine pancreas Sigma-Aldrich T6567
Trypsin inhibitor type II-s Sigma-Aldrich T9128
(3-aminopropyl)triethoxysilane Sigma-Aldrich 440140
Sodium tetraborate Sigma-Aldrich 221732
Boric acid Sigma-Aldrich B0294
Phosphate buffered saline Sigma-Aldrich P7059
N-(3-Dimethylaminopropyl)-N-ethylcarbodiimide hydrochloride Sigma-Aldrich E7750
Vortexer mixer VWR 58816-123
6 mm diameter hole punch Sigma-Aldrich Z708860
SOLA 6-LCR-SB  Lummencor light engine No.3526
Cfi Plan Achro Uw 1X Objective Nikon Plan UW MRL00012
CFI Plan Fluor 40X Oil Objective 1.3 na - 0.20 mm wd Nikon Plan Fluor MRH01401
Nikon Eclipse Ti-U inverted microscope  Nikon MEA53200
Clara-E Camera Andor DR-328G-C02-SIL
Remote Focus Attachment E-RFA Ergo Design Nikon 99888
Ti-S-E Motorized Stage Nikon MEC56110

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References

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जैव अभियांत्रिकी अंक 121 परत corneum त्वचा की यांत्रिकी लोचदार मापांक तनाव सुखाने सिकुड़ा सुखाने सौंदर्य प्रसाधन
मापने और मानव परत corneum में मॉडलिंग सिकुड़ा सुखाने
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Liu, X., German, G. K. Measuring and … More

Liu, X., German, G. K. Measuring and Modeling Contractile Drying in Human Stratum Corneum. J. Vis. Exp. (121), e55336, doi:10.3791/55336 (2017).

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