为处理眼植入视网膜假体的局部病理组织学分析技术：第2部分视网膜前植入视网膜大头钉
2015年2月14日
在这里，我们描述了用于可视化与金属视网膜前粘性和视网膜假体直接相邻的眼组织的组织学技术。
具有硬金属成分的视网膜假体与传统的组织学过程不兼容。在这里，我们描述了评估与用金属 T 固定的视网膜前叶直接相邻的眼睛健康状况的技术，这是通过首先根据配套视频中描述的方案成核和固定眼睛，然后解剖组织样本（包括植入物和视网膜 T）来完成的。第二步是逐渐脱水组织样本，然后将其嵌入环氧树脂中使用两步嵌入过程的所需方向。接下来，将最终的树脂块安装在一个特殊的支架中并逐渐研磨，直到穿过植入物和周围眼组织的横截面暴露在所需的水平。
最后一步是对暴露的组织进行表面染色，然后用高功率解剖显微镜成像和拍照，以可视化与植入的假体相邻的细胞结构。然后根据需要重复这些步骤几次。最终，通过组织样本（包括原位植入物）收集一系列横截面图像，并可用于改进设备或手术的设计，以及帮助评估特定修复体的安全性。
与传统的基于刀片的切割组织学等现有方法相比，该技术的主要优点是心脏植入的物体（包括金属部件）可以在手术过程中保持在原位，从而实现植入组织界面的可视化。这种方法可以回答视网膜假体领域的关键问题，例如评估与植入的视网膜假体相邻的脆弱眼组织的结构完整性。按照配套的 JoVE 视频中的描述进行眼球摘除和固定后，观察植入物及其固定在眼睛外侧的点。
使用 15 度刀片。做一个圆周经角膜切口，取下角膜帽，露出眼球内部。请注意，晶状体切除术玻璃体切除术之前已移除晶状体，这是该视网膜前植入物外科手术的一部分。
然后 disin，插入虹膜和晶状体的任何残留 Z 纤维，以原位露出带有视网膜前植入物和金属 T 的后房。根据植入物和正在进行的研究，在进一步解剖之前去除无关的成分。在本示例中，正在评估的视网膜前阵列由原型气密、金刚石电极和电子封装组成，这些封装安装在保形硅胶载体中。
以所需方向仔细解剖样品，包括粘性和周围组织。使用精细解剖剪刀从眼睛后部剪下全层条带，包括巩膜、脉络膜和视网膜。在这里，用手术刀精细解剖，小心地提取金刚石电极包。
留下植入物的硅胶体以及视网膜粘性和铂线的残留物。取一个样本，该样本给出了大头针的纵向横截面，显示了与大头针相邻的所有视网膜层。然后将样品放回 70% 乙醇中。
在渐进乙醇阶段中，样品在 3 天内脱水。首先，将样品在 70% 乙醇中脱水 2 小时，分 2 次。接下来，将样品在 80% 乙醇中脱水 2 小时，两次，然后在第二天过夜，在 90% 乙醇中脱水样品 2 小时，2 次，然后用 100% 乙醇脱水 2 小时，两次，然后过夜。
最后，将样品在 100% 丙酮中脱水 2 小时，2 次。从丙酮中取出样品，并在光学显微镜下观察它在室温下风干的过程。从软组织中去除液体会导致细胞塌陷和收缩。
样品将在开始卷曲和塌陷之前转移到环氧树脂中。对组织卷曲和塌陷发生的时间的认识是通过经验来发展的。要将样品嵌入透明环氧树脂中，请将眼组织浸入适当的可密封容器中的液化环氧树脂中。
在真空室中轻轻脱气环氧树脂，并在室温下放置过夜以固化。通过调整固化环氧树脂和样品的大小，小心地将样品嵌入所需的方向 用带锯和簧片 调整大小的块，将眼组织包含在新鲜液化环氧树脂中，使初粘的长轴平行于模具底部。使用一点强力胶将调整大小的样品固定在样品架的底部。
用液化环氧树脂填充样品架，并像以前一样脱气，让其固化过夜。然后将树脂安装在研磨试样架中，并使用碳化硅纸以 230 至 250 RPM 的速度手动研磨样品，并加水。染色时，将表面浸入甲状蓝染色剂中 3 到 5 分钟，或直到出现污渍。
用自来水冲洗样品后，使用更高倍数的解剖对样品的地面进行成像。范围。为了可视化视网膜的细胞层，在标本正上方的环氧树脂顶面上滴一滴蒸馏水。平滑空气环氧树脂界面处的衍射。
使用光纤鹅颈光源照亮样品。每次研磨掉预设厚度的样品时，重复研磨和成像步骤。试样夹具座的最小精确和可重复的研磨增量为 20 微米。
这个过程逐渐重复，直到通过植入物和周围眼组织的横截面暴露在所需的水平。显示。以下是在研磨过程中在不同点紧邻钛视网膜 T 的视网膜组织的示例图像。这些图像显示粘性截面穿过眼睛并离开巩膜，毗邻硅胶和甲苯胺蓝染色和未染色的视网膜。
在低功率和高功率下，在硅胶的两侧都可以看到非人为的视网膜脱离和折叠。可以看到粘性轴嵌入硅胶中，粘性轴的头部已经穿透了视网膜和巩膜。在这里很明显，在低倍和高功率下可见的硅胶两侧未染色的视网膜中不存在人为的视网膜脱离。
该实例表明，由于倾斜插入角，在一侧视网膜的粘性和压迫附近存在视网膜杂乱无章。在尝试此过程时，重要的是要记住仔细嵌入、定向和簧片样品，以便生成的地面在所需的平面中对齐。此外，在每个研磨阶段应收集多张照片，因为今天无法回收研磨样品。
这种方法可以提供对视网膜假体组织学的见解。它还可用于可视化其他利用硬植入组件（如深部脑植入物、血管支架或骨科假体）的系统中的设备组织界面。
概述
本文描述了用于可视化与金属视网膜钉和视网膜假体相邻的眼组织的组织学技术。这些方法允许评估与视网膜植入物相关的眼部健康，克服了传统组织学过程的局限性。
关键研究组成部分
科学领域
- 神经科学
- 眼科学
- 组织学
背景
- 视网膜假体通常包含硬质金属组件。
- 传统的组织学方法与这些植入物不兼容。
- 了解组织-植入物界面对设备安全性和有效性至关重要。
- 现有方法可能无法在原位可视化植入物。
研究目的
- 开发评估与视网膜假体相邻的眼组织健康的技术。
- 可视化植入设备周围的细胞结构。
- 根据组织学发现改进视网膜植入物的设计。
使用的方法
- 眼球摘除和固定。
- 包括植入物在内的组织样本解剖。
- 逐步脱水并在环氧树脂中嵌入。
- 研磨和染色树脂块以进行成像。
主要结果
- 成功可视化了与视网膜植入物相邻的眼组织。
- 收集横断面图像以评估组织完整性。
- 展示了该方法相对于传统组织学的优势。
- 洞察了靠近植入物的组织的结构完整性。
结论
- 开发的技术能够有效评估视网膜假体附近的眼部健康。
- 这些方法可以为视网膜植入物的未来设计和手术方法提供信息。
- 可视化植入物-组织界面对于理解生物相容性至关重要。
常见问题
Executive Industry Relevance
Reliable histopathological analysis of ocular tissue adjacent to retinal prostheses is critical for de-risking device safety and informing design in preclinical development. This technique enables direct visualization of the implant-tissue interface, overcoming limitations of traditional histology with hard metal components. The approach supports predictive confidence in device biocompatibility and informs risk-adjusted advancement decisions for retinal implant portfolios.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables interrogation of tissue response to implanted devices at the cellular level.
- Supports mechanistic de-risking by revealing localized tissue integrity and cytoarchitecture.
- Provides evidence for functional target validation of implant safety profiles.
Screening & Assay Development
- Facilitates preparation of validated tissue samples for reproducible histological assessment.
- Enables quantitative imaging outputs for standardized evaluation of device-tissue interactions.
- Supports assay readiness for screening new implant materials or designs.
Translational & Preclinical Research
- Aligns preclinical tissue analysis with translational biomarker development for device safety.
- Ensures continuity from discovery through preclinical validation by enabling in situ assessment.
- Reduces biological risk in advancing implant candidates toward clinical evaluation.
Pipeline & Workflow Integration
This method integrates into the preclinical evaluation continuum, bridging early discovery, device optimization, and translational safety assessment for retinal prostheses.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing on tissue compatibility and injury mechanisms at the implant interface.
- Screening: Provides reproducible, quantitative histological outputs for comparing device designs.
- Analytics: Delivers high-resolution cross-sectional images for statistical analysis of tissue integrity.
- Translational Research: Enables alignment of preclinical findings with clinical safety endpoints.
- Enterprise Reuse: Offers a reusable workflow for evaluating other hard-tissue implant interfaces beyond ophthalmology.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence in device-tissue compatibility and reduces mechanistic ambiguity.
- Operational Value: Standardizes histological processing for implants with hard metal components.
- Strategic Value: Informs go/no-go decisions and optimizes resource allocation in device development pipelines.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of implant candidates based on direct tissue assessment.
Implementation Considerations
- Requires expertise in tissue dissection, embedding, and histological imaging.
- Needs access to specialized grinding, staining, and high-power microscopy infrastructure.
- Demands rigorous cross-team standardization for reproducible sample orientation and imaging.
- Adaptable to various implant types but may require protocol modifications for different tissues.
- Sample destruction during grinding necessitates careful planning and documentation at each stage.
