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방법 논문

개발

10.8K 조회수

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DOI:

10.3791/53907

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2016년 4월 6일

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이 논문에서

요약

콘택트 렌즈 CLS () 및 기타 눈 관련 응용 프로그램을 평가하는 현재 시험관 모델은 심각하게 제한됩니다. 제시된 안 플랫폼은 생리적 눈물 흐름, 눈물 양, 공기 노출과 기계적 마모를 시뮬레이션합니다. 이 시스템은 매우 다목적이고 CL에서 분석하여 시험 관내에서 다양한 적용 할 수있다.

초록

현재 약물 전달을 위한 콘택트렌즈(CL)의 체외 평가는 일반적으로 생리학적 눈물량을 모방하지 못하는 대용량 바이알1-6에서 수행됩니다. 7 전통적인 모델에는 또한 자연적인 눈물 흐름 구성 요소와 깜박임 반사가 부족한데, 이 두 가지 모두 안구 환경을 정의하는 요소입니다. 본 연구에서는 생리적 눈물량을 모방할 수 있는 독특한 2피스 디자인, 안구와 눈꺼풀 조각으로 구성된 새로운 모델의 개발에 대해 설명합니다. 모델은 3D 프린팅 금형(폴리테트라플루오로에틸렌 또는 테프론 금형)으로 제작되며, 폴리디메틸실록산(PDMS) 및 한천과 같은 다양한 폴리머에서 눈 모델을 생성하는 데 사용할 수 있습니다. 이식된 인간 또는 동물 각막 또는 인간 각막 구조물의 통합과 같은 안안면에 대한 추가 수정은 보다 복잡한 체외 안구 연구를 가능하게 할 것입니다. 상업용 미세유체 주사기 펌프는 생리적 눈물 분비를 모방하기 위해 플랫폼과 통합됩니다. 공기 노출 및 기계적 마모는 두 개의 기계적 액추에이터를 사용하여 이루어지며, 그 중 하나는 눈꺼풀 조각을 측면으로 이동하고 다른 하나는 안구 접안렌즈를 원형으로 움직입니다. 이 모델은 약물 전달 및 CL의 인열 성분 침착에 대한 CL을 평가하는 데 사용되었습니다.

서론

콘택트 렌즈 (CL) 내의 관심 분야의 두 가지 중요한 부분이 불편 CL 및 신규 애플리케이션의 개발을 포함한다. CL의 불편 함을 기본 메커니즘을 해명하는 것은 수십 년 동안 필드를 회피 한 문제입니다. 8 소설의 개발은 이러한 약물 전달 장치 1,3,9 및 바이오 센서 등의 기능 CL에서, 10-12 성장 관심의 영역입니다, 상당한 잠재 시장과. 두 경우에, 시험 관내 모델에서 정교한는 개발 단계에서 렌즈 재료 및 디자인 특성 적절한 선택을 지원하기 위해 적절한 정보를 제공 할 것이다. 불행하게도, CL에서 다른 눈 관련 응용 프로그램을 평가하기위한 시험 관내 모델에 전류가 상대적으로 원유와 단순한입니다. 전통적으로, 눈물 성막 또는 약물 전달을 평가하는 시험 관내 연구 CL은 고정 된 부피의 유체를 포함하는 정적 대량 튜브에서 수행되는 GREATLY 생리 양을 초과합니다. 또한,이 단순한 모델은 천연 눈물 흐름 성분과 안구 환경 인자를 정의하는 둘 점멸 반사를 없다.

정교한, 생리 학적으로 중요한 눈 "모델"의 개발은 멀티 - 징계 접근 방식을 필요로하고 생체 검증에 상당한 필요합니다. 이러한 이....

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프로토콜

모든 실험은 대학의 워털루의 동물 연구 윤리위원회에 의해 설명 된 모든 관련 지침에 따라 준수에 완료되었다. 소 눈이 넉넉한 지역 도살장에서 기증된다.

1. 아이 모델

  1. 설계 및 금형 (13)의 제조
    1. 인간의 성인 눈의 평균 생리 학적 차원에 따라 눈 모델을 디자인합니다. (13)
    2. 안구와 눈 모델의 눈꺼풀 조각 사이에 250 ㎛의 간격을 둡니다. 컴퓨터 지원 설계 (CAD) 소프트웨어를 사용하여 각 금형을 설계한다.
    3. 의 AutoCAD 또는 솔리드 웍스의 새로운 .cad 파일 또는 .sldprt 파일을 만듭니다. 인간의 안구 / 눈꺼풀의 3D 모델을 생성합니다. 모델의 금형을 만들고 .STL 파일로 금형을 저장합니다.
    4. 3D 프린터 소프트웨어로 가져 오기 .STL 파일 (replicator2에 대한 예를 들어, makeware). 인쇄의 매개 변수 (위치, 희소성, 크기, 방향, 부드러움 등을 지정 ) 13.
    5. 3D 프린터는 읽기위한 G 코드 파일로 파일을 저장합니다. 이러한 PLA (폴리 락트산), ABS (아크릴로 니트릴 부타디엔 스티렌), PC (폴리 카보네이트), 또는 이들....

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결과

기계 숍에서 3-D 인쇄에서 얻어진 합성 눈 금형은도 1에 나타내었다. 이들 주형은 원하는 특성으로 접안 렌즈를 생산하기 위해, 아가 로스 PDMS와 같은 중합체의 다양한 이용 될 수있다. 미세 유체 주사기 펌프로 눈 모델 플랫폼의 손짓 조립체는도 2에 도시된다.이 플랫폼과 눈꺼풀 피스의 움직임 아웃 횡 통해 안구 부재의 회전, 대기에의 노출을 통해 기계적 마모를 시뮬레이션한다. 누액 원하는 유량 미세 유체 펌프로부터 눈꺼풀에 주입되고, 관류 액은 12 웰 플레이트에서 수집 될 수있다.

소의 렌즈의 절개 및 PDMS 접안 렌즈에 장착하는 절차는도 3에 도시되어있다. 과량의 조직이 눈으로부터 분리 및 폐기는 제거하여결막의. 각막의 제거는 윤부 근처의 공막 절개에 시작된다........

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토론

거기에 특별한주의를 필요로하는 프로토콜 내에서 세 가지 중요한 단계는 다음과 같습니다 설계 및 금형 생산 (섹션 1.1), 플랫폼 어셈블리 (제 2.2.1-2.2.3)을하고, 실험 실행을 감시 (제 2.2.4-2.2.7 ). 설계 및 금형 (1.1 절)의 제조의 측면에서, 안구 부분은 인간 각막의 크기에 따라 설계되어야한다. 그러나, 완벽한 시판 콘택트 렌즈 (CL)에 맞는 생성 될 수있는 안구 편 전에 몰드의 복수의 원형을 요구할 수있다. 안구 및 눈꺼풀 부분이 CL이 존재하는 경우 누액 전체 눈 모델에 걸쳐 원활하게 유입되도록 접촉하는 경우 또한, 250 ㎛의 요구가 유지되어야한다. 이 거리는 미래의 반복에서 변경 될 수 있지만 미만 150 μm의는 CL에 맞게 충분한 공간을 허용해서는 안됩니다. 플랫폼 어셈블리 (제 2.2.1-2.2.3)는 안구와 눈꺼풀 조각 접점에 와서 않도록 세심한주의가 필요합니다점멸 동작시 중부 표준시. 접안 렌즈는 완벽한 접촉하지 않는 경우, 닫힌 눈꺼풀의 시뮬레이션 및 기계적 마찰이 실패합니다........

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공개 사항

저자는 공개 아무것도 없어.

감사의 글

저자는 고급 안과 재료의 개발에 대한 우리의 결제 수단 NSERC 20/20 네트워크를 인정하고 싶습니다.

....

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재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
Arduino Uno R3 (Atmega328 - 조립)Adafruit50
보드 스테퍼 모터Adafruit324모터 및 모터 실드
이퀄 레그 커플러 1.6mm 1/16 "VWRCA11009-280튜브 커넥터 50 개
튜빙 PT / SIL 1/16"x1 / 8 "VWR16211-31650feet
PDMSDow Corning케이스Sylgard 184 태양 전지 캡슐화
Agarose, Type 1-A, low EEOSigma-AldrichA0169-25G
PHD UltraTMHarvard Apparatus703006MicroFluidic Pump
소 각막Cargill, Guelph / ON
SoldidworksDassault Systemes소프트웨어
3D 프린팅워털루 대학교 - 3D 프린팅 센터
해부 도구정밀 과학 도구일반 해부 도구
매체 199Sigma-Aldrich배양 배지 각막 저장
태아 소 혈청Thermo Fisher배양 배지에 추가, 총 부피 3%

참고문헌

  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.

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재인쇄 및 허가

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