Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Bioengineering

Udvikling af et Published: April 6, 2016 doi: 10.3791/53907

Summary

Aktuelle in vitro-modeller til evaluering af kontaktlinser (CLS) og andre eye-relaterede applikationer er stærkt begrænset. De præsenterede okulær platform simulerer fysiologiske tåre flow, rive volumen, luft eksponering og mekanisk slid. Dette system er meget alsidige og kan anvendes på forskellige in vitro-analyser med CLS.

Introduction

To væsentlige områder af interesse inden for kontaktlinsen (CL) arena omfatter ubehag og udvikling af nye CL-applikationer. Belyse mekanismerne bag CL ubehag er et spørgsmål, der har unddraget området i årtier. 8. Udviklingen af nye, funktionelle kontaktlinser, såsom narkotika-doseringssystemer 1,3,9 og biosensorer, 10-12 er et område af stigende interesse, med betydelige potentielle markeder. I begge tilfælde ville en sofistikeret in vitro model give relevante oplysninger til at hjælpe med at vælge passende linse materialer eller design egenskaber i udviklingsfasen. Desværre, strøm in vitro modeller til vurdering af kontaktlinser og andre øje relaterede programmer er relativt rå og usofistikerede. Traditionelt er in vitro CL studier, der evaluerer tårefilmen afsætning eller drug delivery udført i statiske, store volumen hætteglas, der indeholder en fast væskevolumen, som greatly overstiger fysiologiske mængder. Endvidere mangler den naturlige tårestrøm komponent og den blinkende refleks, som begge definerer faktorer af øjets omgivelser, denne enkle model.

Udviklingen af en sofistikeret, fysiologisk relevant øje "model" vil nødvendiggøre en tværfaglig tilgang og kræver betydelige in vivo validering. Af disse grunde, de grundlæggende rammer for vores in vitro-øje-model er meget alsidig, således at modellen kan løbende forbedres gennem fremtidige opgraderinger og modulationer. Til dato er modellen kan simulere tåre volumen, tårestrøm, mekanisk slid og luft eksponering. Formålet er at skabe en in vitro model, der vil give meningsfulde resultater, som er prædiktiv og gratis til in vivo og ex vivo observationer.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Alle forsøg blev gennemført i overensstemmelse og overensstemmelse med alle relevante retningslinjer, der er skitseret af University of Waterloo s dyreforskning etiske udvalg. De bovine øjne er generøst doneret fra en lokalt slagteri.

1. Eye Model

  1. Design og Produktion af forme 13
    1. Design øjet modeller i henhold til de gennemsnitlige fysiologiske dimensioner af menneskelige voksne øjne. 13
    2. Efterlad et hul på 250 um mellem øjeæblet og øjenlåg stykker af øjet model. Design de respektive forme ved hjælp af computer-aided design (CAD) software.
    3. Opret ny .cad fil eller .sldprt fil med AutoCAD eller Solidworks. Opret 3D-modeller af den menneskelige øjeæblet / øjenlåg. Opret forme af modellerne og gemme formene som STL-filer.
    4. Import STL filer i printeren 3D-software (f.eks makeware for replicator2). Angiv parametre for print (placering, tyndt, skala, orientering, glathed osv 13.
    5. Gem filen som G-kode-fil til 3D-printere til at læse. Vælg materialer, såsom PLA (polymælkesyre), ABS (acrylonitrilbutadienstyren), PC (polycarbonat), eller en kombination deraf, til at udskrive formene 13.
    6. Installere ønskede filamenter af det foretrukne materiale. Importere G-kode fil i 3D-printer til at læse. Udskriv formen.
      BEMÆRK: Alternativt producere øjet forme hjælp af en computer numerisk styrede (CNC) maskiner, hvis der ønskes en glattere overflade på øjet model. Til CNC støber produktion, er materialer til støbeforme ikke længere begrænset til termiske plast, men udvides til metal, keramik, og kemisk resistive polymerer såsom polytetrafluorethylen.
    7. Åbn CNC software interface, der er forbundet til et skærende boremaskine. Konstruere 3D forme efter fronten, top, side, og i perspektiv af de tidligere konstruerede øjeæblet / øjenlåg model forme i kontrol software interface. Vælg passende parametre forbearbejdning (bit størrelse, substrat materiale, materialetykkelse) og fortsæt til at skære formen.
  2. Syntese af Okularer Brug PDMS
    1. Ved hjælp af en sprøjte, måler 10 ml volumen af ​​PDMS (polydimethylsiloxan) base og fyld den i en 15-50 ml centrifugerør. Tilsæt 10% vægt / volumen af ​​elastomeren opløsning af totalvægten af ​​PDMS. Ved hjælp af en rørepind, bland opløsningerne godt.
    2. Hæld PDMS løsningen ind i øjeæblet og øjenlåg forme. Tillad PDMS til afvikling på RT O / N (eller i mindst 12 timer) for at starte polymerisationen og tillade bobler at opløse ud af polymeren.
      BEMÆRK: Sørg for at der ikke er bobler tilbage i PDMS, der kan stige eller ekspandere.
    3. Efterfølgende sættes formene i en 75 ° C (167 ° F) ovn i 1 time, eller 150 ° C (302 ° F) i 5 minutter. For en blødere gel, lad PDMS sidde ved stuetemperatur i mindst 48 timer til helt polymerisere.
    4. Sætte prøverne i en fryser i nogle få minutter; dette vil skrumpe PDMS og forenklefjernelse af prøverne fra formene. Uddrag okularerne fra formene ved hjælp af en tynd spatel.
    5. For levering af opløsningen i rummet mellem øjeæblet og øjenlåg stykker, tilslutte en 1/16 "x 1/8" polytetrafluorethylen rør med en 1/16 "lige ben kobling rør stik og fastgør den til øjenlåget brik på slangen hullet .
  3. Syntese af Eyeball Piece Brug Agarose
    BEMÆRK: øjeæblet stykke kan syntetiseres ved hjælp af andre polymerer, såsom agarose. Følgende procedure kan også modificeres til at producere øjet stykker fra en række forskellige agar typer, såsom PDA (kartoffeldextroseagar) eller SDA (Sabouraud dextrose agar).
    1. At frembringe en 2% (2 g / 100 ml) gel, foranstaltning 2 g agarose og blandes med 100 ml ultrarent vand. Opløsningen bringes i kog (100 ºC), således at agarose opløses fuldstændigt. Lad løsningen køle af i 5 min.
    2. Hæld opløsningen i øjeæblet mug og lad opløsningen afkøle i 30 minutter ved stuetemperatur. Fjern øjeæblet stykker med en spatel. Opbevar øjeæblet agar i en -20 ° C fryser til senere brug. For mikrobiologi undersøgelser, sterilisere øjeæblet forme ved autoklavering og / eller UV-bestråling.
  4. Inkorporering af Bovin Cornea på PDMS Eyeball
    BEMÆRK:. Denne protokol er blevet tilpasset fra Parekh et al 14
    1. Udfør dissektion og inkorporering af de bovine hornhinder i sterile forhold under en laminar flow hætte. Erhverve øjnene og dissekere dem på samme dag.
    2. Drej flow hætte på i 10 minutter før anvendelse og desinficere med 70% ethanol alkohol. Sikre, at alle materialer og instrumenter er sterile ved autoklavering ved 273 ° F / 133 ° C i 45 minutter, og placeret ikke mindre end 4 inches fra flow hætte indgangen.
    3. Fordyb kvæg øjet i et bæger, der indeholder en fortyndet povidon-jodopløsning i 2 min. Skyl øjet i et bægerglas indeholdende phosphatbufret saltvand (PBS) pH 7,4. Brug pincet placerer forsigtigt øjet på et glas petriskål, hornhinde ansigt op.
    4. Fjern overskydende muskel og fedtvæv ved at skære på scleral fastgøringspunkter med stumpe ende dissektion saks. Bortskaf den overskydende væv i en steril bæger udpeget til animalsk affald.
    5. Brug mikro-saks, fjerne bindehinde fra øjet. Wrap øjet med steril gaze, at opretholde en afstand på mindst 1 cm fra limbus.
    6. Ved hjælp af en skalpel, incise sclera ca. 2 mm fra limbus region og overfladisk for at undgå indtrængning af den underliggende choroid og glaslegemet. strækker omhyggeligt snittet ved 360 ° hjælp af en skalpel eller dissektion saks uden at deformere hornhinden fra dens naturlige krumning.
    7. Med fine pincet, fjerne hornhinden fra øjet. Ved hjælp af pincet, forsigtigt fjerne vedhængende uveal væv og skyl hornhinde med PBS.
    8. Opbevar hornhinden ved 31 ºC i en steril beholder med kulturmedium (såsom Medium 199) indeholdende 3% føtalt bovint serum for at opretholde vævets fugtighed og celle næring.
    9. Før eksperimenter, hvile det udskårne hornhinden på PDMS øjeæblet, og klemme de to stykker sammen med en specialiseret clip-on.

2. Blink-platform

  1. Design og Produktion af Blink-platform
    BEMÆRK: blink-platform består af tre funktionelle dele: eye model (beskrevet i afsnit 1), gear-system, og elektronisk system.
    1. Design og fremstilling blink platform ved hjælp af CAD og 3D-print, svarende til den beskrevet for øjet model (afsnit 1.1). Design det gear system, at det oversætter simpel rotation af motorer i de laterale og roterende bevægelser okularerne. 15
    2. Brug af tanddrevet og gearmekanisme, oversætte roterende bevægelse af en stepmotor i den laterale bevægelse af et tandhjul, som er forbundet med øjenlågets stykker.
    3. Brug afkonjugat gearsystem, amplificere en roterende bevægelse fra en stepmotor i tre (eller flere) rotations- bevægelser for tre forskellige øjeæble stykker.
    4. Juster de to gear, et til øjenlåget og en for øjeæblet, således at afstanden mellem de to er konstant. Saml det elektroniske system med en microcontroller, motor skjold, og to motorer.
      BEMÆRK: Brug to stepmotorer til at give roterende motorer, som er oversat af gearet systemet til en blinkende bevægelse.
    5. Forbind de to stepmotorer med et system bestående af en motor skjold stablet på microcontroller. Tilslut og konfigurere elektroniske komponenter til at arbejde med open source software produkter.
    6. Programmere systemet til at styre motorparametre såsom skud i minuttet (RPM), antal runder fremad, antal runder tilbage og dreje stil.
      BEMÆRK: Se den supplerende "Arduino kode fil" for detaljer.
    7. Download systemsoftware fra manufacturers hjemmeside.
    8. Installer softwaren og åbne den. Skrive koden til at styre stepmotorer i den ønskede konfiguration. Tilslut systemet med en kilde til at drive det elektroniske system, således at motorerne bevæge sig i den ønskede måde som defineret af forskeren.
      BEMÆRK: Se den supplerende "Arduino kode fil".
  2. Montering med Microfluidics (Kunstig Tear Solution)
    1. Tag den syntetiserede øjeæblet og øjenlåg stykker og slip dem på deres tilsvarende clip-ons til øjet-modellen. Tilslut slangen, der er forbundet med en sprøjte og placeres på mikrofluid pumpe med øjenlåget stykke (afsnit 1.2.5). Test køre platformen og kontrollere for konsekvent bevægelse.
    2. Prime slangen og tjek for en lind strøm af kunstig tåre opløsning (ATS). Opskriften på ATS er tidligere blevet rapporteret. 16
    3. Manuelt bevæge øjet-model delene sammen på et niveau plan, således at øjeæblet og øjetlåg er i kontakt. Indstil strømningshastigheden af ​​den mikrofluid pumpe til ønskede værdier. Set fysiologiske flowhastigheder til 1-1,5 pl / min. 17
    4. Start pumpen og aktuatorerne for at begynde forsøget. For drug delivery eksperimenter, placere den lægemiddelholdige kontaktlinse på øjeæblet stykke.
    5. Tillad gennemløbet fluid at dryppe i en plade med 12 brønde. Ved det ønskede fastsatte tidsintervaller, kvantificere analytten eller lægemiddelkoncentration anvendelse af almindelige påvisningsmetoder såsom UV-Vis-spektroskopi eller fluorescens. 1,4,18
    6. For undersøgelser evaluerer aflejring af tåre komponenter på kontaktlinser, placere kontaktlinse på "øjeæblet" stykke. Opsaml gennemløbet fluid, der kan kasseres.
    7. Efter de ønskede tidsintervaller, fjerne kontaktlinsen fra øjeæblet stykke og forberede linsen til yderligere analyse såsom konfokal mikroskopi.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

De syntetiserede eye forme opnået fra maskinen shop og ud fra 3-D trykning er vist i figur 1. Disse forme kan anvendes med en række forskellige polymerer, såsom PDMS og agarose, til frembringelse okularer med de ønskede egenskaber. Den vinkede samling af øjet model platform med en mikrofluid sprøjtepumpe er vist i figur 2. Platformen simulerer mekanisk slid via rotation af øjeæblet stykke, og luft eksponering gennem den laterale ind og ud bevægelse af øjenlåget stykke. Tårevæske infuseres ind i øjenlåget fra en mikrofluid pumpe ved den ønskede strømningshastighed, og gennemstrømningen fluidum kan opsamles i en 12-brønds plade.

Proceduren for dissektion af en bovin linse, og montering på en PDMS okular er afbildet i figur 3. De overskydende væv separeres fra øjet og kasseres, efterfulgt af fjernelsei bindehinden. Fjernelsen af hornhinden begynder med et indsnit i sclera nær limbus. Figur 4 viser forskellige okularer, der kan anvendes til forskellige in vitro analyser. De monterede eyeball stykker vist syntetiseres fra PDMS, agar, og en ex vivo bovin hornhinde monteret på en PDMS øjeæble stykke.

Figur 5 viser en evaluering frigivelsen af et antibiotikum, moxifloxacin, fra CLS. 18 Målt i den traditionelle hætteglas model, lægemiddelfrigivelse sker inden den første 2 timer efterfulgt af et plateau fase. I modsætning hertil den hidtil ukendte øjet model viser lægemiddelafgivelse at være langsom og bæredygtig i op til 24 timer. 18. Evaluering af aflejring af cholesterol CLS er vist i figur 6. Cholesterol i undersøgelsen blev fluorescens tagget i form af NBD -cholesterol (7-nitrobenz-2-oxa-1,3-diazol-4-yl-cholesterol), og pengition blev afbildet under anvendelse af laser scanning konfokal mikroskopi. Resultaterne viser, at der er væsentlige forskelle, når aflejring er udført i et hætteglas i forhold til øjet model.

figur 1
Figur 1. okular forme. (A) Eyeball stykke mug fra maskinværksted. (B) Eye låg skimmel fra 3-D print. Klik her for at se en større version af dette tal.

Figur 2
Figur 2. In vitro okulær platform. (A) Cirkulær bevægelse simulerer mekanisk slid. (B) Lateral bevægelse producerer intermitterende luftudsættelse. (C) tårevæske infusion i øjenlåget. (D) Indsamling brønds plade. Klik her for at se en større version af dette tal.

Figur 3
Figur 3. Dissektion og inkorporering af kvæg hornhinde. (A) Fjernelse af overskydende væv. (B) Fjernelse af conjunctiva. (C) Indsnit i limbus region. (D) Det udskårne hornhinden kan opbevares eller monteres på en PDMS øje bold stykke. Klik her for at se en større version af dette tal.

Figur 4
Figur 4. Sample okularer. Prøve af PDMS øje stykke med en kontaktlinse, en agar øje stykke, og ex vivo kvæg hornhinde monteret øje stykke. Klik her for at se en større version af dette tal.

Figur 5
Figur 5. Drug levering ved hjælp af in vitro okulær platform. Frigivelse af moxifloxacin fra endagslinser fra (A) en stor mængde statisk hætteglas og (B) i øjet model (Re-print med tilladelse fra Foreningen for Forskning i Vision og Ophthalmology). 18. Alle data er rapporteret som middelværdi ± standardafvigelse. klik her for at se en større version af dette tal.


Figur 6. Kolesterol aflejring under anvendelse af in vitro okulær platform. Konfokale billeder, der viser et tværsnit af etafilcon A, nelfilcon A, nesofilcon A, ocufilcon B, delefilcon A, somofilcon A, narafilcon A, efter 4 timers inkubering med NBD-kolesterol i hætteglas og øjne model. klik her for at se en større version af dette tal.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Der er tre kritiske trin i den protokol, der kræver særlig opmærksomhed: design og produktion af forme (afsnit 1.1), platform samling (afsnit 2.2.1-2.2.3), og overvågning af den eksperimentelle løb (afsnit 2.2.4-2.2.7 ). Med hensyn til design og produktion af forme (afsnit 1.1), skal øjeæblet stykke udformes i henhold til dimensionerne af en menneskelig hornhinde. Det kan dog kræve flere prototyper af formen, før en øjeæble stykke kan oprettes der passer perfekt til en kommerciel kontaktlinse (CL). Desuden til de 250 um behov opretholdes, når øjeæblet og øjenlåget stykke er i kontakt for at sikre tårevæsken flyder jævnt gennem hele øjet model, når en CL er til stede. Denne afstand kan ændres i fremtidige iterationer, men bør ikke være mindre end 150 um til give mulighed for tilstrækkelig afstand til at passe en CL. Platformen samling (afsnit 2.2.1-2.2.3) kræver omhyggelig opmærksomhed, således at øjeæblet og øjenlåget stykke kommer i contact under blink bevægelse. Hvis okularerne ikke er i perfekt kontakt, så simulering af en lukket øjenlåg og mekanisk gnidning mislykkes. Operatøren bør overholde platform i bevægelse for et par cykler for at sikre, at både øjeæblet og øjenlåg er i kontakt, og at gnidning opstår som programmeret. Den nuværende platform er designet til at køre kontinuerligt over en måned, men en operatør skal altid kontrollere, om systemets stabilitet hver 24 timers når du kører et eksperiment (afsnit 2.2.4-2.2.7). Dette er vigtigt, da den nuværende platform ikke har en temperatur eller fugtighed kontrol, og udsving i disse parametre kunne tørre op CLS. Hvis dette sker, skal du anbringe øjet model i en kontrolleret fugtighed og temperatur kammer. Hertil kommer, for drug delivery eksperimenter, den opsamlede gennemstrømning fluid bør analyseres eller opbevares mindst hver 2 timer for at undgå betydelig fordampning af prøven.

Der er i øjeblikket to begrænsninger præsentereteye model. Den første begrænsning er i forhold til eksponering for det omgivende miljø. Øjeblikket, fordi øjet stykker ikke er indesluttet i et kontrolleret kammer vil ændringer, såsom temperatur og fugtighed i arbejdsområdet påvirke forskellige aspekter af forsøgene. For eksempel, hvis miljøet er for tør, så CLS tørre hurtigere og kunne skille fra øjeæblet brik, eller gennemstrømning væske kunne fordampe. For at løse dette problem, vil fremtidige iterationer huse øjet model i en kontrolleret temperatur og fugtighed kammer. Den anden begrænsning vedrører kompleksiteten øjeæble stykke. I øjeblikket er okularerne er enkle, bestående af enten PDMS eller agarose, hverken som virkelig repræsenterer hornhinde overfladeegenskaber. Det fremtidige arbejde vil sigte mod at producere øjet modeller som tættere efterligner hornhindens overfladestrukturer.

In vitro okulær forskning anses generelt som den foregående testfase til in vivo forskning. Imidlertid,er det vigtigt at huske på, at in vitro-forskning også kan være et supplement til in vivo-data, giver kritiske indsigter, der ellers ikke kan opnås fra in vivo studier alene. Desværre er den nuværende in vitro-modeller til test kontaktlinser er rudimentære og mangler flere vigtige komponenter i tilstrækkelig grad efterligner in vivo miljø. For eksempel er in vitro CL undersøgelser udført i hætteglas indeholdende 2-5 ml phosphatpufret saltvand, 1-6 som langt overstiger fysiologiske tåre mængder ved 7,0 ± 2 pi. 7 øvrigt to vigtige faktorer i øjets omgivelser, naturlig tårestrøm og den blinkende refleks, er fraværende fra den simple statiske hætteglas model. Begrænsningerne i den konventionelle hætteglas modellen er blevet anerkendt af forskere, og der er gjort forsøg på at skabe unikke in vitro øjet modeller simulerer øjets omgivelser, ved at inkludere en mikrofluid tåre genopfyldning komponent 20-24 og / eller intermitterende lufteksponering. 25,26 Ikke overraskende resultaterne fra disse forsøg er meget anderledes end dem, der opnås med det konventionelle hætteglas model, og kan mere ligner in vivo-data. 20-25 Således udvikle en indviklede in vitro øje model til at undersøge kontaktlinser vil give nye indsigt i sammenhængen af linsematerialer med øjets overflade, og hjælpe med at fremme udviklingen af nye materialer og nye applikationer til CLS i de kommende årtier.

Formentlig, en af de mest omdiskuterede aspekter af in vitro øjet model er, om øjet ligner en uendelig vask, hvilket er særlig vigtigt, når det kommer til lægemiddelafgivelse fra CLS. Under uendelige synkebetingelser, volumenet af den omgivende opløsning er betydeligt højere end medikamentet mætning volumen, således at medikamentfrigivelse ikke påvirkes af lægemidlets opløselighed. 27 går ind for hætteglasset som en acceptable øje model hævder, at hornhinden, conjunctiva, og omgivende okulære væv sammen funktion som en uendelig vask. Mens der i teorien kan være sandt, skal lægemidlet først opløses i tårevæsken. Denne hastighedsbegrænsende trin er sandsynligvis ikke en vask tilstand, og vil være afhængig af både tåre volumen og flow som simuleres ved vores model.

Den unikke identitet præsenterede model ligger i dens evne til at efterligne tårefilmen. Ved at vedtage en to-delt design, en "hornhinde / sclera" øjeæblet sektion og en "øjenlåg", er det muligt at skabe en jævnt fordelt tyndt lag af tårefilmen over øjeæblet arb når begge stykker kommer i kontakt. For yderligere at simulere den okulære overflade, mekanisk slid og lufteksponering inddrages i modellen gennem to mekaniske aktuatorer. Som øjenlåget stykke bevæger sideværts, det simulerer lukning af øjet og intermitterende luft eksponering. Rotationen af ​​øjeæblet simulerer mekanisk slid produceret during blinke. Systemet er koblet til en mikrofluid pumpe, som tilfører øjet model med tårevæske ved en fysiologisk strømningshastighed eller enhver anden ønsket strømningshastighed. Tårefilmen dannes hver gang de to stykker kommer i kontakt, og slitage opbrydning opstår, når de to stykker adskilt.

Målet er at skabe en universel test platform til at vurdere kontaktlinser for forskellige in vitro analyser. For at være alsidige, kan øjeæblet stykker syntetiseres ud fra forskellige polymerer, såsom polydimethylsiloxan (PDMS) eller agar. For simple okulære studier, vil disse polymerer, som repræsenterer hydrofobe og hydrofile overflader henholdsvis tilstrækkeligt. Men som flere komplekse analyser er påkrævet, for eksempel okulær stof penetration eller toksicitetsforsøg, øjet stykker vil skulle modificeres yderligere. Disse yderligere ændringer af modellen, såsom optagelse af et ex vivo hornhinde, som vist, er relativt realistisk. Dog yderligere undersøgelser valideringer påkrævet, og det fremtidige arbejde vil sigte mod at forbedre gyldigheden af denne model ved at sammenligne det med in vivo modeller.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne har intet at afsløre.

Acknowledgments

Forfatterne vil gerne anerkende vores finansieringskilde NSERC 20/20 Netværk for udvikling af avancerede oftalmologiske Materials.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Arduino Uno R3 (Atmega328 - assembled) Adafruit 50 Board
Stepper motor Adafruit 324 Motor and Motor shield
Equal Leg Coupler 1.6mm 1/16" VWR CA11009-280 50 pcs of tube connector
Tubing PT/SIL 1/16"x1/8" VWR 16211-316 Case of 50feet
PDMS Dow Corning Sylgard 184 Solar Cell Encapsulation
Agarose, Type 1-A, low EEO Sigma-Aldrich A0169-25G
PHD UltraTM Harvard Apparatus 703006 MicroFluidic Pump
Bovine cornea Cargill, Guelph/ON
Soldidworks Dassault Systemes Software
3-D printing University of Waterloo - 3D Print Centre
Dissection tools Fine Science Tools General dissection tools
Medium 199 Sigma-Aldrich Culture medium storage for cornea
Fetal bovine serum Thermo Fisher Add to culture medium, 3% total volume

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Phan, C. M., Subbaraman, L. N., Jones, L. In vitro drug release of natamycin from beta-cyclodextrin and 2-hydroxypropyl-beta-cyclodextrin-functionalized contact lens materials. J Biomater Sci Polym Ed. 25, 1907-1919 (2014).
  2. Peng, C. C., Kim, J., Chauhan, A. Extended delivery of hydrophilic drugs from silicone-hydrogel contact lenses containing vitamin E diffusion barriers. Biomaterials. 31, 4032-4047 (2010).
  3. Hui, A., Willcox, M., Jones, L. In vitro and in vivo evaluation of novel ciprofloxacin-releasing silicone hydrogel contact lenses. Invest Ophthalmol Vis Sci. 55, 4896-4904 (2014).
  4. Boone, A., Hui, A., Jones, L. Uptake and release of dexamethasone phosphate from silicone hydrogel and group I, II, and IV hydrogel contact lenses. Eye Contact Lens. 35, 260-267 (2009).
  5. Lorentz, H., Heynen, M., Trieu, D., Hagedorn, S. J., Jones, L. The impact of tear film components on in vitro lipid uptake. Optom Vis Sci. 89, 856-867 (2012).
  6. Hall, B., Phan, C. M., Subbaraman, L., Jones, L. W., Forrest, J. Extraction versus in situ techniques for measuring surface-adsorbed lysozyme. Optom Vis Sci. 91, 1062-1070 (2014).
  7. Mishima, S., Gasset, A., Klyce, S. D., Baum, J. L. Determination of tear volume and tear flow. Invest Ophthalmol Vis Sci. 5, 264-276 (1966).
  8. Nichols, J. J., et al. The TFOS international workshop on contact lens discomfort: executive summary. Invest Ophthalmol Vis Sci. 54, 7-13 (2013).
  9. Peng, C. C., Burke, M. T., Carbia, B. E., Plummer, C., Chauhan, A. Extended drug delivery by contact lenses for glaucoma therapy. J Control Release. 162, 152-158 (2012).
  10. Faschinger, C., Mossbock, G. Continuous 24 h monitoring of changes in intraocular pressure with the wireless contact lens sensor Triggerfish. First results in patients. Der Ophthalmologe : Zeitschrift der Deutschen Ophthalmologischen Gesellschaft. 107, 918-922 (2010).
  11. Shaw, A. J., Davis, B. A., Collins, M. J., Carney, L. G. A technique to measure eyelid pressure using piezoresistive sensors. IEEE transactions on bio-medical engineering. 56, 2512-2517 (2009).
  12. Liao, Y. T., Yao, H. F., Lingley, A., Parviz, B., Otis, B. P. A 3-mu W CMOS glucose sensor for wireless contact-lens tear glucose monitoring. Ieee J Solid-St Circ. 47, 335-344 (2012).
  13. Coster, D. J. Cornea. , John Wiley & Sons. Wiley-Blackwell (Imprint) John Wiley & Sons (2002).
  14. Parekh, M., et al. A simplified technique for in situ excision of cornea and evisceration of retinal tissue from human ocular globe. Journal of visualized experiments : JoVE. , e3765 (2012).
  15. Gear and pinion. US patent. Way, S. , US2279216A (1942).
  16. Lorentz, H., et al. Contact lens physical properties and lipid deposition in a novel characterized artificial tear solution. Molecular vision. 17, 3392-3405 (2011).
  17. Furukawa, R. E., Polse, K. A. Changes in tear flow accompanying aging. American journal of optometry and physiological optics. 55, 69-74 (1978).
  18. Bajgrowicz, M., Phan, C. M., Subbaraman, L., Jones, L. Release of ciprofloxacin and moxifloxacin from daily disposable contact lenses from an in vitro eye model. Invest Ophthalmol Vis Sci. , (2015).
  19. Luensmann, D., Zhang, F., Subbaraman, L., Sheardown, H., Jones, L. Localization of lysozyme sorption to conventional and silicone hydrogel contact lenses using confocal microscopy. Current eye research. 34, 683-697 (2009).
  20. Tieppo, A., Pate, K. M., Byrne, M. E. In vitro controlled release of an anti-inflammatory from daily disposable therapeutic contact lenses under physiological ocular tear flow. Eur J Pharm Biopharm. 81, 170-177 (2012).
  21. Ali, M., et al. Zero-order therapeutic release from imprinted hydrogel contact lenses within in vitro physiological ocular tear flow. J Control Release. 124, 154-162 (2007).
  22. White, C. J., McBride, M. K., Pate, K. M., Tieppo, A., Byrne, M. E. Extended release of high molecular weight hydroxypropyl methylcellulose from molecularly imprinted, extended wear silicone hydrogel contact lenses. Biomaterials. 32, 5698-5705 (2011).
  23. Kaczmarek, J. C., Tieppo, A., White, C. J., Byrne, M. E. Adjusting biomaterial composition to achieve controlled multiple-day release of dexamethasone from an extended-wear silicone hydrogel contact lens. J Biomater Sci Polym Ed. 25, 88-100 (2014).
  24. Mohammadi, S., Postnikoff, C., Wright, A. M., Gorbet, M. Design and development of an in vitro tear replenishment system. Ann Biomed Eng. 42, 1923-1931 (2014).
  25. Lorentz, H., Heynen, M., Khan, W., Trieu, D., Jones, L. The impact of intermittent air exposure on lipid deposition. Optom Vis Sci. 89, 1574-1581 (2012).
  26. Peng, C. C., Fajardo, N. P., Razunguzwa, T., Radke, C. J. In vitro spoilation of silicone-hydrogel soft contact lenses in a model-blink cell. Optom Vis Sci. 92, 768-780 (2015).
  27. Liu, P., et al. Dissolution studies of poorly soluble drug nanosuspensions in non-sink conditions. AAPS PharmSciTech. 14, 748-756 (2013).

Tags

Bioengineering eye model okulær in vitro kontaktlinser tåre deposition drug delivery agar model oftalmologiske materialer,
Udvikling af et<em&gt; In vitro</em&gt; Ocular Platform til Test Kontaktlinser
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Phan, C. M., Walther, H., Gao, H.,More

Phan, C. M., Walther, H., Gao, H., Rossy, J., Subbaraman, L. N., Jones, L. Development of an In Vitro Ocular Platform to Test Contact Lenses. J. Vis. Exp. (110), e53907, doi:10.3791/53907 (2016).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter