コンタクトレンズ（のCL）および他の眼関連のアプリケーションを評価するための現在のin vitroモデルは厳しく制限されています。提示眼のプラットフォームは、生理的な涙の流れ、涙ボリューム、空気暴露と機械的摩耗をシミュレートします。このシステムは、非常に汎用性とのCLで分析インビトロで種々に適用することができます。
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この記事について
サマリー
要約
現在、薬物送達のためのコンタクトレンズ(CL)のin vitro評価は、通常、生理的な涙液量を模倣できない大容量のバイアル1-6で行われています。7 従来のモデルには、眼の環境を定義する要因である自然な涙流成分とまばたき反射も欠けています。この研究では、生理学的な涙液量を模倣できる独自の2ピースデザイン、眼球とまぶたのピースで構成される新しいモデルの開発について説明します。モデルは、3Dプリントされた金型(ポリテトラフルオロエチレンまたはテフロン金型)から作成され、ポリジメチルシロキサン(PDMS)や寒天などのさまざまなポリマーから眼のモデルを生成するために使用できます。外植されたヒトまたは動物の角膜またはヒトの角膜構築物の統合など、眼球のさらなる変更により、より複雑なin vitro眼科研究が可能になります。市販のマイクロ流体シリンジポンプがプラットフォームに統合されており、生理的な涙液分泌をエミュレートします。空気への曝露と機械的摩耗は、2つの機械式アクチュエータを使用して実現され、そのうちの1つはまぶたを横方向に動かし、もう1つは眼球接眼レンズを円状に動かします。このモデルは、CLへの薬物送達およびCLへの涙液成分の沈着についてCLを評価するために使用されています。
概要
コンタクトレンズ（CL）アリーナ内の関心のある二つの重要な領域は、不快感や小説CLアプリケーションの開発が含まれています。 CLの不快感を根底にあるメカニズムを解明することは、新規の開発8。何十年もの間、フィールドの目を逃れている問題であるような薬物送達デバイス1,3,9およびバイオセンサーなどの機能のCL、10月12日には、関心の領域ですかなりの潜在的な市場と。両方の状況では、 インビトロモデルにおける高度な開発フェーズの間、適切なレンズ材料又は設計特性を選択することを支援するための関連情報を提供するであろう。残念ながら、のCLおよび他の眼関連のアプリケーションを評価するためのin vitroモデルの電流は比較的原油と洗練されていないです。伝統的に、涙液層の堆積または薬物送達を評価するin vitroでのCLの研究は、固定された流体体積を含む静的な、大容量のバイアル中で行われるのGreATLY生理量を超えています。さらに、この単純なモデルは、自然の涙流れ成分と点滅反射を欠いている眼の環境の要因を定義しているどちらも。
洗練されたの開発は、生理学的に関連の眼」モデルは、「学際的なアプローチを必要とし、実質的なin vivoでの検証が必要になります。これらの理由から、私たちのin vitro
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プロトコル
すべての実験は、大学のウォータールーの動物実験倫理委員会によって概説関連するすべてのガイドラインに従っやコンプライアンスに完成しました。ウシ目が寛大に地元の食肉処理場から寄贈されています。
1.アイモデル
- 金型13の設計と製作
- ヒト成人の目の平均生理寸法に従って目のモデルを設計します。13
- 眼球と眼球モデルのまぶた片間250μmのギャップを残します。コンピュータ支援設計（CAD）ソフトウェアを使用して、それぞれの金型を設計します。
- AutoCADのか、SolidWorksの持つ新しい.CADファイルまたは.sldprtファイルを作成します。人間の眼球/まぶたの3Dモデルを作成します。モデルの金型を作成し、.STLファイルとして金型を保存します。
- 3Dプリンタソフトウェアにインポート.STLファイル（replicator2用など、makeware）。印刷のパラメータ（位置、まばら、スケール、向き、滑らかさ、 などを指定します の）13。
- 読むために3Dプリンタ用のGコードファイルとしてファイルを保存します。このようなPLA（ポリ乳酸）、ABS（アクリロニトリルブタジエンスチレン）、PC（ポリカーボネート）、またはそれらの組み合わせのような選択の材料は、金型13を....
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結果
機械工場から3-D印刷から得られる合成目の鋳型は、 図1に示されている。これらの型は、所望の特性を有する接眼レンズを製造するために、例えば、アガロースPDMSとのようなポリマーの様々な使用することができます。マイクロ流体シリンジポンプと眼モデルプラットフォームの合図アセンブリは、図2に示されている。プラットフォームは、内とまぶた駒の動きうち横を通って眼球片の回転、空気暴露を介して機械的摩耗をシミュレートします。涙液は、所望の流量でマイクロ流体ポンプから瞼に注入され、フロースルー液を12ウェルプレートに回収することができます。
ウシレンズの切開、及びPDMSの接眼レンズに装着するための手順は、図3に示されている。過剰な組織を眼から分離し、廃棄し、除去しました結膜の。角膜の除去は、角膜輪部付近の強膜切開から始まる。 図4は、
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ディスカッション
設計と製造の金型（1.1節）、プラットフォームアセンブリ（セクション2.2.1-2.2.3）、および実験操作を監視する（セクション2.2.4-2.2.7：特別な注意を必要とするプロトコル内の3つの重要なステップがあります。 ）。カビ（セクション1.1）の設計と生産の面では、眼球の作品は、人間の角膜の寸法に応じて設計されるべきです。眼球片が完全に商業コンタクトレンズ（CL）に収まるように作成することができる前に、しかし、金型の複数のプロトタイプを必要とし得ます。眼球と瞼片CLが存在するときに涙液が全眼モデルを通してスムーズに流れを保証するために接触している場合に加えて、250μmのニーズが維持されます。この距離は、将来の反復で変更することができるが、CLにフィットするのに十分な間隔を可能にするために、150ミクロン未満であってはなりません。プラットフォームアセンブリ（セクション2.2.1-2.2.3）は眼球とまぶた作品はコンタに入って来るように細心の注意が必要ですまばたき運動中のct。接眼レンズが完全に接触していない場合は、閉じたまぶたのシミュレーションと機械的擦れは失敗します。オペレータは、眼球とまぶたの両方が接触している、およびプログ.......
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開示事項
著者らは、開示することは何もありません。
謝辞
著者らは、高度な眼科材料の開発のための資金調達源NSERC 20/20ネットワークを承認したいと思います。
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材料
| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| Arduino Uno R3 (Atmega328 - 組み立て済み) | Adafruit | 50 | ボード |
| ステッピング モーター | Adafruit | 324 | モーターとモーター シールド |
| イコール レッグ カプラー 1.6mm 1/16" | VWR | CA11009-280 | チューブ PT |
| /SIL 1/16" x1/8" | VWR | 16211-316 | 50フィート |
| PDMS | ウ コーニング | のケースSylgard 184 太陽電池カプセル化 | |
| アガロース、タイプ 1-A、低 EEO | Sigma-Aldrich | A0169-25G | |
| PHD UltraTM | ハーバード 装置 | 703006 | MicroFluidic ポンプ |
| 牛角膜 | カーギル、グエルフ/オン | ||
| Soldidworks | ダッソー システムズ | ソフトウェア | |
| 3Dプリンティング | ウォータールー大学 - 3D プリント センター | ||
| 解剖ツール | ファインサイエンスツール | 一般的な解剖ツール | |
| メディウム 199 | シグマ・アルドリッチ | 角膜用培地の保管 | |
| ウシ胎児血清 | サーモフィッシャー | 培地に加える 総量3% |
参考文献
- 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).
- Peng, C. C., Kim, J., Chauhan, A.
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再版と許可
