Name: 수동 렌즈 들을 통해 렌즈 숙박의 역학을 시뮬레이션 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-02-23T15:00:00.000+00:00
Duration: 5 min 14 s
Description: 학습하세요 수동 렌즈 스트레처를 이용한 렌즈 생체역학 연구 방법을. 이 저비용 기술은 조절력 상실과 노안 발생 시 렌즈 변화를 정확히 모니터링하여 안구 생체역학 분야의 핵심 질문에 답합니다.

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다음 프로토콜은 메릴랜드 대학 기관 동물 관리 및 사용 위원회로 기관 검토 위원회에서 허용 됩니다. 프로토콜에 따라 연방, 주 및 지역 표준, 그리고 Biosafety에 메릴랜드 대학 정책에 의해 밖으로 설정 하는 지침.
1입니다. 눈 샘플의 해 부
<ol><li>
로컬 도살 또는 조직 은행에서 눈 샘플을 가져옵니다. 전체 눈 글로브 얻은 경우은 즉시 렌즈, 연결 된 zonules 및 유리에 압축을 풉니다. 참고: 아래에서 설명 하는 구체적인 내용을 돼지와 인간의 눈에 관련이 있습니다.<ol>
<li>소독된 수술가 위, 집게를 사용 하 여 잘라내어는 sclera를 둘러싼 모든 과잉 조직을 제거.</li>
		<li>단단히의 측면에 눈을 보유 하 고, 눈 각 막에서 3 mm의 측면을 따라 작은 절 개를 만들 면도칼 블레이드를 사용 하 여. 눈 안의 유리 체에 도달 했습니다 컷된 깊은 충분히 확인 합니다.</li>
		<li>가 위를 사용 하 여 신중 하 게 눈의 둘레 주위 절 개를 따라 잘라. 렌즈를 puncturing 하지 마십시오. 대표 이미지 그림 2A에 표시 됩니다.</li>
		<li>일단 눈의 외부 둘레를 잘라 집게를 사용 하 여 눈의 후부 조직을 제거 합니다. 집게와 렌즈 zonules, 속눈썹, 몸과 연결 된 유리를 격리 합니다. 대표 이미지 그림 2B에 표시 됩니다.</li>
		<li>집게와가 위를 사용 하면, 그래서 렌즈는 MLS에 평평 하다 수 초과 유리 제거할. 참고: 각 막 이식의 경우, 각 막 버튼 사용 됩니다 수술에서 그리고 세계의 나머지는 연구 목적으로 사용할 수 있습니다. 그러나,이 부분 글로브 렌즈 들 것 설치 프로그램의 조직 준비에 여전히 사용할 수 있습니다. 뒷부분을 취득 하는 경우에 단계 1.1.4–1.1.5 수행할.</li>
	</ol>
</li>
	<li>30 분 동안 15%의 표 백제 솔루션에서 모든 장비를 사용된 후 해 부를 소독.</li>
</ol>2. 수동 렌즈 들 것의 재판 어셈블리
<ol><li>거기 남아 신발 들여쓰기의 뒤 벽과 신발 자체 사이의 5mm 간격 10mm 신발 바닥 및 해당 신발 상판 MLS의 바닥판에 삽입 합니다.</li>
	<li>위쪽 및 아래쪽 접시, 접시를 함께; 물리기 정렬 장치 스트레치 위치에 지금 있다입니다.</li>
	<li>플레이트 케이스와 아래 접시의 측면에 있는 구멍에 마 개 나사에 격판덮개를 삽입 합니다.</li>
	<li>접시 경우 베이스에 삽입 고 렌치 정렬된 들여쓰기 합니다.</li>
	<li>신발, 계약 하 고 다시 시계 반대 방향으로 스트레치 원위치에 신발을 반환할 중지 나사에 도달할 때까지 렌치를 시계 방향으로 트위스트.</li>
</ol>3. 렌즈의 장착
<ol><li>삽입 10 m m 신발 바닥 MLS에 바닥판에는 5mm 차이 남아 사이 신발 들여쓰기 및 신발 자체의 뒷면.</li>
	<li>곡선된 겸 자 사용 하 여, 장소 추출된 렌즈 얼굴 아래 접시의 중앙에 있도록 신발 중앙 구멍에 렌즈를 지원 하.</li>
	<li>신발 상단의 해당 클리핑만 zonules 및 유리 체에 스냅 합니다. 시각적으로 확인할 것 렌즈 중심으로 하단 플레이트에 가능한.</li>
	<li>2.3-2.4 단계를 반복 합니다.</li>
</ol>4입니다. 렌즈의 측정
<ol><li>기지개 과정의 사진과 비디오를 캡처하기 위해 바로 위에 장치 이미징 시스템을 배치. 후 처리에서 정확 하 게 크기와 스케일 이미지 그림의 프레임에 통치자를 포함 해야 합니다. 참고: 어떤 적합 한 이미징 시스템은이 단계;에 대 한 충분 한 여기 우리는 12 메가 픽셀, autofocusing 스마트폰 샘플에서 한 발을 사용합니다.</li>
	<li>단단히 아직 원활 하 게, 렌즈를 기지개 하는 시계 방향에 렌치를 회전 합니다. 그림 3 스트레치와 연장 된 상태에서 대표 이미지를 보여준다.</li>
	<li>뻗어 렌즈 촬영, 후 렌치 샘플 휴식 상태로 복원 하려면 시계 반대 방향에서 회전 합니다. 참고: 렌즈의 측정 렌즈의 탈수를 최소화 하기 위해 적시에 수행은 필수적 이다.</li>
	<li>명확 하 게 사진 렌즈의 최종 휴식 상태.</li>
</ol>5. 데이터 분석
<ol><li>ImageJ로 이미지를 업로드 하 고, "포인트" 기능을 사용 하 여 그림 4와 같이 렌즈의 둘레 40 포인트 이상 선택. 각 선택 된 포인트의 위치를 "분석" → "측정" 옵션을 사용 합니다.</li>
	<li>적합 (사용 하 여 소프트웨어 예: MATLAB) 위치 포인트 반경 및 카이 맞는 그림 4B의 순서. 픽셀 반경 및 오류 통계 촬영된 눈금자를 사용 하 여 변환.</li>
	<li>쌍을 이루는 두 꼬리 t-검정 MLS에서 스트레칭 전후 개별 렌즈 비교를 수행 합니다.</li>
</ol>

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</ol>

AB은 Bioniko 컨설팅 LLC에 소유권 관심이 있다.

우리는 방법을 제공 하는 정확 하 고 효율적인 듀얼 조각 클램핑 메커니즘을 이용 하 여 렌즈의 숙박 능력을 공부 하는 샘플 들 것 새로운 방법을 고안 했다. 숙박 시설, 동안 렌즈 이완, 그리고 직경 감소 zonular 섬유1,2,,419의 이완에 대 한 응답. 메서드는 클램핑 및 zonular 섬유의 장력을 제어 하 여이 현상에 초점을 맞추고. 이러한 이유로 정확 하 게 생리 적인 렌즈 숙박 시뮬레이션 신발 내 zonules 클램프를 중요 한 배려를가지고 한다. 적절 한 클램핑 되도록 렌즈와 연결 하는 최소한의 유리 하단 신발의 센터에 대 한 평면 휴식 해야 한다. 추가 한다 주의 고객분 동안 렌즈의 둘레 주위 수행은 동등한 방사형 스트레칭 되도록. Nonequivalent, 것 같다 렌즈 스트레칭 ...

숙박 시설에는 인간의 눈을 수 동적으로 날카로운 초점에서 멀리 또는 가까운 거리에서 개체를 참조 하는 크리스탈 렌즈의 모양을 조정 하는 프로세스입니다. 숙박 시설에는 본질적으로 biomechanical 과정이 있습니다. 신경 자극 시 속눈썹 근육 ciliary 시체와 zonule 섬유는 렌즈 캡슐1,2의 둘레에 연결 하는 힘을 생성 합니다. 숙박의 역학에 뒤에 여러 가지 이론이 있지만, 가장 널리 통용 되는 헬름홀츠 가설입니다. 가설에 따르면 렌즈에 해당 하는 먼 물체의 초점에 대 한 최적의 렌즈의 얇은 모양 자연 연장 된 상태에서입니다. Ciliary 근육 계약 가까이 개체에 포커스를 변경 하려면과 zonular 섬유 완화 됩니다. 앞쪽 및 후부 표면 곡률을 증가, 렌즈 복잡 합니다. 이 비전, 따라서, 짧은 초점 거리1근처에 필요한 시도 힘 증가에 해당 합니다.
능력에 맞게 노 라는 조건을 통해 시간이 지남에 따라 손상 됩니다. 에 영향을 미치는 모든 사람 나이 50에 의해, 노 안은 눈 거리3을 멀리에서 포커스를 동적으로 변경할 수 없습니다. 노 안 방지 하기 위해 현재 메서드는 수동 교정 렌즈와 촛점을 포함 하 여. 몇 가지 평면에 가까운 물체에 초점을 하나의 능력을 증가 하는 동안 이러한 수동 치료 렌즈4,5의 동적 초점 능력을 복원할 수 없습니다. 효율적으로 노 안을 치료 하거나 가능 하 게 그것을 방지 하는 것, 더 나은 숙박 시설을 이해 하는 지속적인 필요가 있다.
공부 하 고 렌즈 숙박, 장치 수 현상 비보 전4,6,7,,89를 시뮬레이션 하기 위해 개발 되었습니다. 회전 디스크 처음 원심력8통해 렌즈의 스트레칭 모니터를 소개 했다. 현상은으로 더 충실 하 게 복제 하기 위해 렌즈 스트레칭 장치 점차적으로 도입 되었고 혁신. 렌즈 들 것, Manns 외에 사용 하 여. 렌즈 전원 및 적도 직경9등을 상호 연결 하는 동안 렌즈를 수용 하는 데 필요한 힘이 특징. 현재 이해는 렌즈 자나 나이, 렌즈 모양 모양 바디3,10,,1112동등한 힘에 대 한 응답에서에서 감소 변경 결과입니다.
현재 렌즈 들 종종 전자 제품 및 프로그래밍 가능한 스트레칭 속도, 복잡 한 설치 프로그램을 포함 하며 전체 시신 안구6,7,10,13. 이 요구 사항은 실험 눈 당 $500.00 이상 당 비용을 증가 하 고 샘플 가용성을 감소. 여기 우리 후부 눈 합계 약 $200.00으로 저렴 한 비용으로 숙박 시설 렌즈를 복제 하는 방법을 제시. 동안 많은 장치 오늘, 보다 적게 정교한 기술은 이다 훨씬 더 비용 효과적이 고 adoptable 결과 없이. 이 메서드는 그림 1에 묘사 된 수동 렌즈 들 (MLS)를 중심 하 고 zonular 섬유 및 방사형 트위스트 방법에 독특한 클램핑 시스템을 사용 하 여 렌즈의 직경을 확장 하. 프로토콜의 생리 정확도 베 외의 결과 의해 유효성이 검사 됩니다., 누가 공부는 앞쪽에 및 사후 zonular 섬유 렌즈 캡슐14에 연결 하는 통로. 사용자 지정 신발만 렌즈, zonule, 및 ciliary 시체를 요구 하는 디자인을 사용 하 여, 우리 생리 숙박을 복제 하 여 렌즈 역학을 연구 목적.

<table><tbody><tr><td>수동 렌즈 들것</td><td>Bioniko</td><td>MLS</td><td>동물 종에 따라 다른 신발 크기가 필요합니다</td></tr><tr><td>돼지 눈 샘플</td><td>George G. Ruppersberger; 도살장</td><td>N / A</td><td>전체 안구 채취</td></tr><tr><td>인간의 눈 샘플</td><td>국립 질병 연구 교류</td><td>N / A</td><td>각막이없는 후방 극은</td></tr><tr><td>해부 가위 (5 1/2 '' Straight)</td><td>Electron Microsopy Sciences</td><td>72960</td><td></td></tr><tr><td>조직 집게 (4 1/2'')</td><td>Electron Microsopy Sciences</td><td>72960</td><td></td></tr><tr><td>iPhone 6s</td><td>Apple</td><td>N/A</td><td>~0.1 mm 해상도의 모든 이미징 시스템이 작동합니다</td></tr><tr><td>. Sodium Hypochorite</td><td>Clorox</td><td>Clorox Regular-Bleach</td><td>모든 소독제가 작동합니다</td>.</tr></tbody></table>

수동 렌즈 들을 통해 렌즈 숙박의 역학을 시뮬레이션

Simulating the Mechanics of Lens Accommodation via a Manual Lens Stretcher

이 프로토콜의 목표 비용 효율적이 고 실용적인 방식으로 생리 숙박의 역학을 모방 하는 것입니다. 숙박 모양 체의 수축과 비전 근처에 필요한 렌즈의 두껍게 귀착되는 zonule 섬유의 이완을 통해 이루어집니다. 여기, 우리 소설, 숙박 긴장 풀어 zonules 수동 렌즈 들 것 (MLS)를 통해 렌즈 캡슐에 연결 하 여 복제 하는 간단한 방법을 제시. 이 메서드는 방사형 스트레칭 렌즈 때 일관 된 힘에 의해 달성 모니터링 하 고 렌즈, 비 수용 렌즈를 신축 할 수 없습니다를 기지개 할 수 있는 수용의 비교에 대 한 허용. 중요 한 것은, 들 것만 백업은 렌즈, zonules, 및 전체 세계 샘플 보다는 오히려 모양 몸, 눈의 공 막 아니라 직접 zonules에 커플. 이 차이가 크게 인수는 전체 세계에 비해 약 62%를 취득 하는 기증 시신 렌즈의 비용을 줄일 수 있습니다.

돼지 눈, 노 안 렌즈4,15, 스트레칭을 통해 공부에 대 한 일반적인 샘플 획득 했다 (n = 10) 로컬 도살이이 프로토콜에서 렌즈의 숙박 능력을 관찰 하기 위해 사용 되었다. 그림 5 MLS를 통해 스트레칭 전후 A 돼지 렌즈의 비교를 보여줍니다. 렌즈의 반경 기지개 하는 때에 평균 0.19 ± 0.07 m m 증가 (p &lt; 0.001), 원래 반경에서 4.2 ± 1.62% 증가에 동일시. 숙박 렌즈 탄성을 연관, 따라서, 방사형 차이 스트레치 뻗어 위치 제안 수용 하는 능력. 우리는 렌즈의 반경, 스트레칭 후 비슷한 연구16,17와 일관 된 증가 발견....

우리는 수동 렌즈 들을 사용 하 여 렌즈 숙박을 공부 하는 효율적인 방법을 제시. 프로토콜 모방은 zonules를 당겨서 생리 숙박 연결 주위 렌즈 캡슐, 렌즈를 스트레칭 합니다.

The goal of this protocol is to mimic the biomechanics of physiological accommodation in a cost-efficient, practical manner. Accommodation is achieved ...

이 기술의 전반적인 목표는 렌즈 생체 역학을 정확하게 연구하기 위한 보다 실현 가능하고 저렴한 방법을 제공하는 것입니다. 이 방법은 안구 생체 역학 분야의 주요 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있으며, 조절을 잃고 노안이 발병함에 따라 수정체가 어떻게 변하는지에 대한 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이 기술의 가장 큰 장점은 낮은 재료 비용과 높은 절차적 견고성으로 렌즈를 수용할 수 있는 렌즈의 능력을 정확하게 모니터링한다는 것입니다.눈 샘플을 채취한 후 눈 옆을 단단히 잡고 면도날을 사용하여 각막에서 3mm 떨어진 쪽을 따라 유리체에 닿을 만큼 충분히 깊게 절개합니다. 멸균된 가위를 사용하여 집게를 사용하여 눈 주위를 조심스럽게 절개하여 절제된 후 안구 조직을 제거합니다. 수정체와의 연결을 유지하면서 모양체근에서 영역과 모양체를 분리하기 위해 필요에 따라 집게를 사용하여 수정체, 영역체 및 부착된 유리체를 분리합니다.그런 다음 여분의 유리체를 제거하여 렌즈가 수동 렌즈 들것에 평평하게 놓일 수 있도록 합니다. 수정체, 구역 및 최소량의 유리체는 그대로 유지하면서 여분의 유리체는 제거하도록 주의하십시오. 들것을 조립하려면 10mm 신발 바닥과 해당 신발 상단을 들것의 바닥 판에 삽입하여 신발 움푹 들어간 곳의 뒷벽과 신발 자체 사이에 5ml의 간격을 유지합니다.구부러진 집게를 사용하여 추출한 렌즈를 바닥판 중앙에 위로 향하게 놓아 신발이 중앙 구멍 위에서 렌즈를 지지하도록 합니다. 신발의 해당 윗부분을 제자리에 끼우고 구역과 유리체만 자릅니다. 그런 다음 플레이트를 플레이트 케이스에 삽입하고 스토퍼 나사를 바닥 플레이트 측면에 있는 구멍에 삽입하고 플레이트 케이스를 베이스에 삽입합니다.렌즈를 측정하려면 이미지를 얻을 수 있는 적절한 거리에 이미징 시스템을 장치 바로 위에 배치하고 사후 처리에서 이미지의 정확한 크기 및 크기 조정을 위해 시야에 자를 배치합니다. 그런 다음 렌치를 시계 방향으로 단단하면서도 부드럽게 돌려 렌즈를 늘리고 렌즈의 이미지를 얻습니다. sample-to-sample 일관성을 보장하려면 렌즈를 늘리면서 렌치를 부드럽게 회전하는 것이 중요합니다.모든 이미지가 획득되면 렌치를 시계 반대 방향으로 돌려 샘플을 정지 상태로 복원하고 렌즈의 최종 정지 상태 이미지를 얻습니다. 데이터를 분석하려면 적절한 이미지 분석 소프트웨어에 이미지를 업로드하고 포인트를 사용하여 렌즈 둘레를 중심으로 최소 40개의 포인트를 선택합니다. 분석 메뉴에서 측정값을 선택하여 선택한 각 점의 위치를 산출하고 MathLab을 사용하여 위치 점을 피팅하여 피팅의 반지름과 카이 제곱을 산출합니다.그런 다음 촬영된 눈금자를 사용하여 픽셀 반경과 오류를 메트릭으로 변환하고 쌍을 이루는 양측 t-테스트 분석을 수행하여 스트레칭 전후의 개별 렌즈를 비교합니다. 10개의 돼지 눈 샘플에 대한 이 대표적인 분석에서 렌즈는 원래 반경에서 4% 이상 증가한 것으로 나타났으며, 문헌의 일관성과 정확성 모두에서 렌즈 스트레칭 프로토콜을 검증했습니다. 인간 렌즈를 테스트했을 때, 이전 렌즈 탄성 연구에서 예상했던 것처럼 기증자의 나이와 상관관계에서 수정체 탄성의 급격한 감소가 관찰되었습니다.이 렌즈 스트레칭 기법을 숙달하면 제대로 수행하면 10분 이내에 완료할 수 있습니다. 렌즈를 늘리는 동안 샘플 간의 변동성을 최소화하기 위해 스토퍼 나사에 도달할 때까지 지속적으로 비틀는 힘을 제공하는 것을 기억하는 것이 중요합니다. 이 수동 렌즈 스트레칭 기술을 사용하면 당뇨병, 백내장 또는 노안 환자를 포함한 다양한 질병 병리를 가진 환자의 렌즈 경직도를 모니터링할 수 있습니다.개발 후, 이 기술은 안구 생체 역학 분야의 연구자들이 노안의 조절 상실 및/또는 발병 단계에서 수정체의 특성을 탐구할 수 있는 길을 열었습니다. 이 비디오를 시청한 후에는 렌즈에 대한 귀중한 생체 역학적 통찰력을 얻기 위해 수동 렌즈 들것을 사용하는 방법을 잘 이해하게 될 것입니다. 생물학적 조직으로 작업하는 것은 매우 위험할 수 있으며 이 절차를 수행하는 동안 항상 적절한 실험실 복장을 착용하고 사용하기 전에 모든 기구를 소독하는 것과 같은 예방 조치를 취해야 한다는 것을 잊지 마십시오.

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Research

연구

JoVE Journal

Bioengineering

생명공학

이 원고는 단방향 스트레칭을 사용하여 부착 세포 나 조직에 힘을 적용하거나 해제하는 방법을 제시한다.

PDMS 막에 마이크로 패턴 세포를 스트레칭

살아있는 세포의 기계적 변형률에 대한 실시간 반응을 측정할 수 있도록 맞춤형 모터 구동 기계식 액추에이터를 사용하여 새로운 이미징 프로토콜이 개발되었습니다. 기계생물학과 관련된 이 시스템은 컨포칼 또는 원자력 현미경으로 거의 실시간 이미징을 허용하면서 최대 20%까지 균주를 적용할 수 있습니다.

기계 스트레치 동안 라이브 세포 이미징

여기에서는 직접 레이저 쓰기를 사용하여 모양과 분자 정렬을 나노미터 규모의 정확도로 엔지니어링할 수 있는 3D 고분자 마이크로/나노 구조를 제작합니다. 여러 유형의 액정 엘라스토머 미세 구조의 광 유도 변형은 미시적 규모로 제어 할 수 있습니다.

자유 형식 등 엑츄에이터 - 현미경 규모의 제조 및 개폐 제어

노화와 관련된 눈렌즈 뻣뻣함의 증가는 노안과 관련이 있습니다. 이 프로토콜은 마우스 렌즈의 강성을 측정하는 간단하고 비용 효율적인 방법을 설명합니다. 쥐 렌즈는 사람 렌즈와 마찬가지로 나이가 들면서 더 뻣뻣해집니다. 이 방법은 정확하며 더 큰 동물의 렌즈에 적용할 수 있습니다.

마우스 렌즈의 압축 강성을 평가하는 유리 Coverslips는 순차적으로 응용 프로그램 : 스트레인과 형태 학적 분석

제시된 방법은 실리콘 고무에 내장된 3D 소프트 하이드로겔의 단종 스트레칭을 포함하면서 살아있는 공초점 현미경 검사를 허용합니다. 섬유 정렬뿐만 아니라 외부 및 내부 하이드로겔 균주의 특성화가 입증된다. 개발된 장치 및 프로토콜은 다양한 변형 정권에 대한 세포의 반응을 평가할 수 있다.

라이브 현미경 이미징 에서 3D 하이드로겔의 제어 변형

우리는 압축 시험을 사용하여 접안렌즈의 유효 탄성 계수를 특성화하기 위한 자동화된 방법을 제시합니다.

접안 수정체의 자동 압축 검사

여기에서는 공압식으로 작동되고 고해상도 현미경 검사와 호환되는 다목적 등축 스트레칭 장치를 제시합니다.

고배율 Live-Cell Confocal Fluorescence Microscopy를 위한 Equibiaxial Stretching Device

여기서는 등방성 및 단축 변형 파형을 세포에 적용하면서 조절 가능한 강성과 맞춤형 단백질 매트릭스를 가진 기질에서 배양을 지원하는 새로운 장치를 소개합니다. 이 간단하고 경제적인 플랫폼 덕분에 연구자들은 기초 연구와 질병 관련 맥락에서 기계적 단서가 세포 기능을 어떻게 조절하는지 조사할 수 있습니다.

시험 관 내 세포 신장 및 영상 촬영을 위한 새로운 플랫폼

소설 충동 세포 가압 실험은 폭발 - 유도 외상성 뇌 손상의 분자 / 세포 메커니즘을 조사하기 위해 Kolsky 바 장치를 사용하여 개발되었습니다.

외상성 뇌 손상 연구를위한 Neuronal 셀의 충동 가압

절차는 지방과 미세한 자기 공명 elastography (μMRE)를 사용하여 기계적 성질의 비침 투 현지 심사를 통해 osteogenic 조직 공학 구조의 공학 결과를 모니터링하기위한 자기 공명 elastography의 방법론을 보여줍니다.

조직 평가에 대한 자기 공명 Elastography 방법론은 구조 성장하는 기술

학습하세요 수동 렌즈 스트레처를 이용한 렌즈 생체역학 연구 방법을. 이 저비용 기술은 조절력 상실과 노안 발생 시 렌즈 변화를 정확히 모니터링하여 안구 생체역학 분야의 핵심 질문에 답합니다.

수동 렌즈 들을 통해 렌즈 숙박의 역학을 시뮬레이션

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