網膜タックと2部網膜上インプラント：ローカライズされた病理組織学的分析のための人工網膜を移植した処理の目のための技術
2015年2月14日
ここでは、金属製の網膜上鋲と人工網膜に直接隣接する眼組織を視覚化するための組織学的技術について説明します。
硬質金属成分を含む網膜プロテーゼは、従来の組織学的プロセスに適合しません。ここでは、金属T.Thisで固定された網膜インプラントに隣接する目の健康状態を評価するための技術について説明します。これは、最初にコンパニオンビデオに記載されているプロトコルに従って眼を核形成し、固定し、次にインプラントと網膜T.Theを含む組織サンプルを解剖することによって達成されます。第2ステップは、組織サンプルを徐々に脱水し、その後、エポキシ樹脂に埋め込むことです。2段階の埋め込みプロセスを使用した目的の向き。次に、最終的な樹脂ブロックを特別なホルダーに取り付け、インプラントと周囲の眼組織を通る断面が目的のレベルで露出するまで、段階的に粉砕します。
最後のステップは、露出した組織を表面染色し、次に高倍率解剖顕微鏡で画像化および撮影して、埋め込まれたプロテーゼに隣接する細胞構造を視覚化することです。これらの手順は、必要に応じて数回繰り返されます。最終的には、インプラントin situを含む組織サンプルを通る一連の断面画像が収集され、デバイスや手術の設計を改良するために使用できるだけでなく、特定のプロテーゼの安全性を評価するのにも役立ちます。
この技術の主な利点は、従来のブレードベースの切断組織学のような既存の方法よりも優れている点は、金属部品を含む心臓に移植された物体が処置中にその場に留まることができるため、インプラント組織のインターフェースを視覚化できることです。この方法は、埋め込まれた人工網膜に隣接する繊細な眼組織の構造的完全性を評価するなど、網膜プロテーゼ分野の重要な質問に答えることができます。付属のJoVEビデオで説明されているように、眼の核摘出と固定に続いて、インプラントとそれが目の外側に固定されている点を視覚化します。
15度のブレードを使用。円周方向の角膜横切開を行い、角膜キャップを取り外すと眼球の内部が露出します。レンズは、この網膜上インプラントの外科的処置の一部であるレンズ切除硝子体切除術中に以前に除去されていることに注意してください。
次に、虹彩とレンズの残留Z線維を挿入して、網膜上インプラントと金属Tがin situで後房を明らかにします。インプラントと実施する研究に応じて、さらに解剖する前に無関係なコンポーネントを取り除きます。本例では、評価される網膜上アレイは、コンフォーマルシリコーンキャリア内に収容されたプロトタイプのハーメチック、ダイヤモンド電極、および電子パッケージで構成されています。
鋲と周囲の組織を含むサンプルを目的の向きで慎重に解剖します。細かい解剖ハサミを使用して、強膜、脈絡膜、網膜など、目の後ろから全層のストリップを切り取ります。ここでは、メスで細かく解剖することにより、ダイヤモンド電極パッケージを慎重に抽出します。
インプラントのシリコン本体を、網膜タックとプラチナ配線の残りとともに残します。タックに隣接するすべての網膜層を示すタックの縦断面を示すサンプルを採取します。次に、サンプルを70%エタノールに戻します。
プログレッシブエタノールステージで3日間にわたってサンプルを脱水します。まず、サンプルを70%エタノールで2時間、2回脱水します。次に、サンプルを80%エタノールで2時間2回脱水し、翌日は一晩でサンプルを90%エタノールで2時間2回脱水し、100%エタノールでサンプルを2時間2回脱水し、その後一晩乾燥します。
最後に、サンプルを100%アセトンで2時間2回脱水します。アセトンからサンプルを取り出し、室温で空気乾燥する様子を光学顕微鏡で観察します。軟部組織から液体を取り除くと、細胞が崩壊して収縮します。
サンプルは、カールして崩壊し始める直前にエポキシに移されます。組織のカールと崩壊がいつ発生するかについての理解は、経験とともに培われます。透明なエポキシ樹脂にサンプルを埋め込むには、適切な密閉可能な容器で眼組織を液化エポキシに浸します。
エポキシを真空チャンバー内で静かに脱気し、室温で一晩放置して硬化させます。硬化したエポキシのサイズを変更し、バンドソーとリードでサンプルを所望の方向に埋め込むように注意してください タックの長軸が金型の底に平行になるように、新鮮な液化エポキシで眼組織を含むサイズ変更されたブロック。瞬間接着剤のスポットを使用して、サイズ変更されたサンプルをサンプルホルダーの底に固定します。
サンプルホルダーに液化エポキシを充填し、前と同じように脱気して一晩硬化させます。次に、レジンを研削試料ホルダーに取り付け、炭化ケイ素紙を使用して水をつけた状態でサンプルを230〜250RPMで手動で粉砕します。染色は、トインブルーステインに地表を3〜5分、またはシミが付着するまで浸します。
サンプルを水道水ですすいだ後、試料の地面を高出力の解剖で画像化します。スコープ。網膜の細胞層を視覚化するには、標本のすぐ上のエポキシの上面に蒸留水を一滴塗布します。空気エポキシ界面での回折を平滑化するため。
光ファイバーのグースネック光源を使用してサンプルを照らします。サンプルのプリセット厚さを粉砕するたびに、粉砕とイメージングの手順を繰り返します。試料ホルダーの最小精度と再現性のある粉砕増分は20ミクロンです。
このプロセスは、インプラントと周囲の眼組織を通る断面が目的のレベルで露出するまで、段階的に繰り返されます。表示。これは、研削プロセスのさまざまなポイントでチタン網膜Tのすぐ隣に視覚化された網膜組織の例画像です。画像は、タックの縦断面が眼を貫通し、シリコンとトルイジンに隣接する強膜から出る、青色に染色された網膜と染色されていない網膜を示しています。
非人工的な網膜の剥離と折り畳みは、低出力と高出力の両方でシリコンの両側に見られます。タックシャフトはシリコンに埋め込まれて見え、タックの頭部は網膜と強膜を貫通しています。ここでは、低出力と高出力の両方で視覚化されたシリコーンの両側の染色されていない網膜に非人工的な網膜剥離があることは明らかです。
この例は、斜めの挿入角度のために、片側の網膜の鋲と圧縮に隣接する網膜の混乱が存在することを示している。この手順を試みる際には、サンプルを慎重に埋め込み、向きを変え、リードして、結果として得られる地表が目的の平面に揃うように注意することが重要です。さらに、今日では粉砕サンプルを回収できないため、各粉砕段階で複数の写真を収集する必要があります。
この方法は、網膜プロテーゼの組織学に関する洞察を提供することができます。また、脳深部インプラント、血管ステント、整形外科用プロテーゼなど、硬質インプラント部品を利用する他のシステムにおいて、デバイス組織界面を可視化するためにも適用できます。
概要
この記事では、金属製の網膜上タックと網膜プロテーゼに隣接する眼組織を可視化するための組織学的技術について説明します。これらの方法により、網膜インプラントに関連する目の健康の評価が可能となり、従来の組織学的プロセスの限界を克服します。
主要な研究構成要素
科学の分野
- 神経科学
- 眼科学
- 組織学
背景
- 網膜プロテーゼには多くの場合、硬質金属部品が含まれています。
- 従来の組織学的方法はこれらのインプラントと互換性がありません。
- 組織-インプラントインターフェースの理解は、デバイスの安全性と有効性にとって極めて重要です。
- 既存の方法では、インプラントをその位置で可視化できない可能性があります。
研究の目的
- 網膜プロテーゼに隣接する眼組織の健康を評価する技術を開発すること。
- インプラントデバイスの周囲の細胞構造を可視化すること。
- 組織学的所見に基づいて網膜インプラントの設計を改良すること。
使用された方法
- 眼の摘出と固定。
- インプラントを含む組織サンプルの解剖。
- 段階的な脱水とエポキシ樹脂への埋め込み。
- イメージング用の樹脂ブロックの研磨と染色。
主要な結果
- 網膜インプラントに隣接する眼組織の成功した可視化。
- 組織の完全性を評価するための断面画像の収集。
- 従来の組織学に対するこの方法の優位性の実証。
- インプラント付近の組織の構造的完全性についての洞察。
結論
- 開発された技術により、網膜プロテーゼに近接する眼の健康の効果的な評価が可能になります。
- これらの方法は、網膜インプラントの将来の設計と手術アプローチに情報を提供できます。
- インプラント-組織インターフェースの可視化は、生体適合性の理解に極めて重要です。
よくある質問
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.
